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光催化材料的设计与性能调控

硅酸盐学报 2023年第9期51卷 2349-2361页

作者：王育华赵飞光转换材料与技术国家地方联合工程实验室兰州大学材料与能源学院

针对光催化剂存在的光吸收效率不足、载流子易复合等关键问题，总结了本实验室从光吸收、载流子分离、表面反应、全天候光催化4个方面对光催化材料进行改性或开发新型光催化材料，探索了光催化材料在有机污染物降解、光催化产氢、产氧... 详细信息

针对光催化剂存在的光吸收效率不足、载流子易复合等关键问题，总结了本实验室从光吸收、载流子分离、表面反应、全天候光催化4个方面对光催化材料进行改性或开发新型光催化材料，探索了光催化材料在有机污染物降解、光催化产氢、产氧、尾气处理等方面的应用，基于能带理论对光催化活性的提升机理进行了解释，并对未来光催化材料的发展方向进行了展望。

关键词：光催化材料光吸收载流子分离表面反应全天候光催化

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Z型光催化材料的研究进展

物理学报 2015年第9期64卷 1-10页

作者：李平李海金涂文广周勇邹志刚南京大学物理系南京210093 南京大学环境材料与再生能源研究中心南京210093 安徽工业大学数理学院马鞍山243002 南京大学固体微结构国家重点实验室南京210093

与植物光合作用相似,Z型光催化材料体系是由电子传输介质、光还原剂和光氧化剂组成的双光子体系,其应用于光催化反应具有很大的优势:借助双光子激发过程,在不同光催化剂上分别完成氧化反应和还原反应,有效促进了光生电荷的分离和迁移.Z... 详细信息

与植物光合作用相似,Z型光催化材料体系是由电子传输介质、光还原剂和光氧化剂组成的双光子体系,其应用于光催化反应具有很大的优势:借助双光子激发过程,在不同光催化剂上分别完成氧化反应和还原反应,有效促进了光生电荷的分离和迁移.Z型反应体系中的光催化剂只需分别满足各自的光激发过程和对应的半反应,为光催化材料的选择和设计提供了很大的空间.光催化还原位点和氧化位点分别在两个光催化半导体上,还原和氧化过程相互分离,可以有效抑制逆反应的发生.同时,催化材料光还原剂中的光生空穴被来自光氧化剂中的光生电子复合,光催化体系的稳定性随之增强.Z型光催化材料体系,表现出了宽光谱响应,高稳定性,高光生载流子的分离效率,强氧化还原能力,具有广阔的应用前景.

关键词：光催化材料 Z型光催化材料光生电子传输介质光生载流子分离

复合半导体光催化材料ZnFe_2O_4-TiO_2／SiO_2结构与光响应性能研究

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无机材料学报 2006年第4期21卷 965-971页

作者：赵春钟顺和天津大学化工学院天津300072

采用溶胶-凝胶法制备了负载型复合半导体光催化材料ZnFe2O4-TiO2／SiO2,并通过DTA—TG、XRD、XPS、Raman、TPR,及UV-Vis DRS等实验技术对复合材料的晶体结构、表面组成及光响应性能进行了表征和评价．结果表明: ZnFe2O4晶相以高分散状... 详细信息

采用溶胶-凝胶法制备了负载型复合半导体光催化材料ZnFe2O4-TiO2／SiO2,并通过DTA—TG、XRD、XPS、Raman、TPR,及UV-Vis DRS等实验技术对复合材料的晶体结构、表面组成及光响应性能进行了表征和评价．结果表明: ZnFe2O4晶相以高分散状态存在于光催化材料的表面; ZnFe2O4与TiO2复合可使部分Fe3+进入体相TiO2的晶格中,促进其由锐钛矿向金红石的相转变,同时表面剩余的少量Zn2+聚集形成ZnO物相;TiO2的相变由体相开始,随着ZnFe2O4含量的增加逐渐向表面扩展;SiO2的加入使活性组分更加分散, TiO2平均粒径<10nm;ZnFe2O4的加入明显拓宽了TiO2的吸光域,并增强了对可见光的吸收．

关键词：光催化材料 ZnFe2O4 TiO2 光响应性能

纳米异质结光催化材料制取太阳能燃料研究进展

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无机材料学报 2015年第11期30卷 1121-1130页

作者：韩成雷永鹏王应德国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室长沙410073 国防科技大学基础教育学院长沙410073

光催化制取太阳能燃料主要包括光催化分解H2O制取H2及光催化还原CO2制取碳氢化合物,是应对能源危机最具前景的方法之一。目前,太阳能燃料的最高转化效率为5%,无法满足商业化要求(≥10%)。纳米异质结由于能展现出单组分纳米材料或体相异... 详细信息

光催化制取太阳能燃料主要包括光催化分解H2O制取H2及光催化还原CO2制取碳氢化合物,是应对能源危机最具前景的方法之一。目前,太阳能燃料的最高转化效率为5%,无法满足商业化要求(≥10%)。纳米异质结由于能展现出单组分纳米材料或体相异质结所不具备的独特性质,更能促进光生电子和空穴快速转移,提供更多的光生电子或使光生电子具有更强的还原性,因而能显著提高光催化活性。本文主要综述了几种纳米异质结(I-型、II-型、p-n型及Z-型)的光催化原理及其在制取太阳能燃料方面的研究进展,并展望了研究发展方向。

关键词：纳米异质结光催化材料太阳能燃料综述

TiCl_4-O_2体系高温反应制备超细TiO_2光催化材料的研究

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无机材料学报 1999年第5期14卷 717-725页

作者：李春忠朱以华陈爱平施利毅房鼎业张剑平华东理工大学技术化学物理研究所上海200237 华东理工大学化工系上海200237 上海大学化学化工学院上海200072

高温管式气溶胶反应器中，利用ＴｉＣｌ４气相氧化制备超细ＴｉＯ２光催化材料，研究了停留时间和反应温度对粒子形态的影响．结果表明ＴｉＯ２粒度随停留时间延长和反应温度升高而增大；金红石相含量随停留时间延长而增加，当反应温度... 详细信息

高温管式气溶胶反应器中，利用ＴｉＣｌ４气相氧化制备超细ＴｉＯ２光催化材料，研究了停留时间和反应温度对粒子形态的影响．结果表明ＴｉＯ２粒度随停留时间延长和反应温度升高而增大；金红石相含量随停留时间延长而增加，当反应温度１３００时，粒子中金红石含量出现最大值．以偶氮染料活性艳红Ｘ－３Ｂ为模拟废水；考察粒子光催化活性．光催化活性与粒径和晶型等形态指标有关，等效粒径３６．４ｎｍ、金红石含量１８９７％ＴｉＯ２的活性高于商品Ｐ２５和ＳＨ－１．

关键词：光催化材料二氧化钛染料废水处理氯化钛氧

化学复合镀法制备多孔光催化材料及其光催化性能

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过程工程学报 2006年第4期6卷 639-644页

作者：孙彤翟玉春马培华东北大学材料与冶金学院

以多孔泡沫镍为载体,采用化学复合镀法制备了性能优良的多孔光催化材料,以产品对水中罗丹明B的降解性能为评价指标,对产品的光催化性能进行评价.产品对水中罗丹明B的光催化降解反应严格符合零级动力学规律.化学复合镀制备多孔光催化材... 详细信息

以多孔泡沫镍为载体,采用化学复合镀法制备了性能优良的多孔光催化材料,以产品对水中罗丹明B的降解性能为评价指标,对产品的光催化性能进行评价.产品对水中罗丹明B的光催化降解反应严格符合零级动力学规律.化学复合镀制备多孔光催化材料的最佳工艺条件为:镀液中硫酸镍浓度20g/L,次亚磷酸钠浓度20g/L,施镀过程中纳米TiO2投加量0.28g/L,镀液温度90℃,镀液pH值4.6.各因素影响产品性能的顺序为硫酸镍浓度>次亚磷酸钠浓度>镀液温度>镀液pH值>纳米TiO2投加量.纳米Bi2O3复合使产品的光催化性能下降,随着纳米Bi2O3复合量增加,产品的光催化性能提高.ZnO复合使产品的光催化性能有明显改善,随着纳米ZnO复合量的增加,产品的光催化性能提高.Ag修饰导致Bi2O3复合光催化材料的光催化性能下降、ZnO复合光催化材料的光催化性能提高.

关键词：化学复合镀泡沫镍光催化材料罗丹明B Bi2O3 ZnO Ag修饰

静电自组装制备纳米TiO_2/SiO_2光催化材料(英文)

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无机化学学报 2011年第11期27卷 2239-2244页

作者：王程施惠生李艳郭晓潞同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 石家庄经济学院材料科学与工程研究所石家庄050031

采用静电自组装方法制备了纳米TiO2/SiO2光催化材料。采用巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂对SiO2进行干法改性,采用双氧水/冰醋酸将偶联剂巯基基团氧化为磺酸基基团。在正负电荷的吸引下,带负电荷的SiO2与带正电荷的钛聚合阳离子自发地组装在... 详细信息

采用静电自组装方法制备了纳米TiO2/SiO2光催化材料。采用巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂对SiO2进行干法改性,采用双氧水/冰醋酸将偶联剂巯基基团氧化为磺酸基基团。在正负电荷的吸引下,带负电荷的SiO2与带正电荷的钛聚合阳离子自发地组装在一起,经一定温度热处理得到纳米TiO2/SiO2光催化材料。采用XRD、FTIR、PL、UV-Vis DRS、SEM和ICP等对材料进行了分析和表征。采用甲基橙溶液评价材料的光催化性能。结果表明:SiO2促使锐钛矿的形成,抑制锐钛矿向金红石的转变,减小TiO2的晶粒尺寸,使得TiO2光吸收波长发生蓝移。TiO2与SiO2通过Si-O-Ti键发生结合。采用静电自组装方法制备的材料中TiO2的含量高于传统方法,导致材料的光催化性能有所提高。

关键词：静电自组装 TiO2 SiO2 光催化材料甲基橙

静电自组装制备海泡石负载纳米TiO_2复合光催化材料研究

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高校化学工程学报 2011年第5期25卷 871-876页

作者：李艳王程杜国强石家庄经济学院材料科学与工程研究所河北石家庄050031 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海200092

选用一维孔结构的海泡石矿物为载体,以TiCl4为钛源,采用静电自组装方法制备了海泡石负载纳米TiO2复合光催化材料。利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对材料的结构及微观形貌等进行了表征。通过对甲基橙... 详细信息

选用一维孔结构的海泡石矿物为载体,以TiCl4为钛源,采用静电自组装方法制备了海泡石负载纳米TiO2复合光催化材料。利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对材料的结构及微观形貌等进行了表征。通过对甲基橙染料的溶液脱色降解来评价材料的光催化性能,考察了焙烧温度、硅烷偶联剂用量等对材料结构和光催化性能的影响。结果表明:海泡石负载纳米TiO2光催化材料对甲基橙具有吸附与光催化的协同作用;静电自组装方法可有效提高复合材料的光催化性能,紫外光照1 h后,硅烷改性量6%,300℃焙烧的光催化材料对甲基橙溶液的脱色率达88.07%,比传统方法制备的材料对甲基橙溶液的脱色效果高16%以上。制备的光催化材料具有更好的稳定性及可循环利用性。

关键词：静电自组装海泡石纳米TiO2 光催化材料

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CO_(2)还原光催化材料研究进展

材料导报 2024年第14期38卷 29-36页

作者：许丹于彩莲李芬杨莹李博琳芦柳蔺宇晨哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150080

太阳能驱动二氧化碳转化为可持续的碳氢燃料是缓解能源危机和全球气候变暖问题的一条重要战略途径。选择高效且经济的光催化材料是实现光催化CO_(2)转化为高附加值产物的关键。本文主要从光催化CO_(2)还原反应机理、催化剂类型等方面综... 详细信息

太阳能驱动二氧化碳转化为可持续的碳氢燃料是缓解能源危机和全球气候变暖问题的一条重要战略途径。选择高效且经济的光催化材料是实现光催化CO_(2)转化为高附加值产物的关键。本文主要从光催化CO_(2)还原反应机理、催化剂类型等方面综述了光催化CO_(2)还原领域的研究进展,着重讨论了光催化剂改性策略,包括构筑异质结、金属掺杂、形貌调控等。目前,选择合适高效的光催化材料用以光催化CO_(2)还原制备高附加值产物等方面尚存在些许不足,比如光催化CO_(2)转化效率低、产物选择性差以及无法规模化投入生产等问题,因此如何解决上述问题是未来光催化CO_(2)资源化领域的研究重点。

关键词：光催化二氧化碳还原光催化材料半导体高附加值产物