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纳米NiO光催化剂性质对降解亚甲基蓝染料的影响

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华南师范大学学报（自然科学版） 2013年第1期45卷 62-67页

作者：袁梦万霞铁绍龙华南师范大学化学与环境学院广东广州510006

采用水热合成并辅助以高温煅烧的方法,获得了系列不同形貌和大小的纳米NiO样品,通过SEM、XRD、TG和UV-vis等方法进行性质表征.使用不同性质的NiO样品做催化剂,在紫外光(UV)照射下降解亚甲基蓝(MB)的研究表明,由强碱NaOH与镍盐反应获得... 详细信息

采用水热合成并辅助以高温煅烧的方法,获得了系列不同形貌和大小的纳米NiO样品,通过SEM、XRD、TG和UV-vis等方法进行性质表征.使用不同性质的NiO样品做催化剂,在紫外光(UV)照射下降解亚甲基蓝(MB)的研究表明,由强碱NaOH与镍盐反应获得前驱体,再经600℃煅烧得到的NiO光催化剂,有晶体结构完整,粒径小,比表面积大,紫外吸收强,光照下产生的羟基自由基OH-含量高,降解效率最好.

关键词：水热合成纳米NiO 降解亚甲基蓝光催化

石墨相氮化碳复合及氢化改性提升BiVO4光催化性能的研究

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化工新型材料 2020年第7期48卷 210-214,220页

作者：蒋力栋陈达秦来顺梁俊辉中国计量大学材料科学与工程学院杭州310018

通过水热法简单合成了可见光响应光催化剂BiVO4,再采用一步煅烧法制备了BiVO4/g-C3N4,最后在20MPa纯氢气气氛下以200℃处理4h获得氢化BiVO4样品(H-BiVO4/g-C3N4),通过X射线衍射、透射电镜等手段证实成功合成BiVO4/g-C3N4复合光催化剂,... 详细信息

通过水热法简单合成了可见光响应光催化剂BiVO4,再采用一步煅烧法制备了BiVO4/g-C3N4,最后在20MPa纯氢气气氛下以200℃处理4h获得氢化BiVO4样品(H-BiVO4/g-C3N4),通过X射线衍射、透射电镜等手段证实成功合成BiVO4/g-C3N4复合光催化剂,并在氢化样品表面发现无序层;固体漫反射光谱说明改性后的样品对可见光吸收增强;可见光下光催化降解亚甲基蓝,发现改性后的样品降解效率提升;通过光电化学测试,明确g-C3N4复合与氢化改性提升BiVO4光催化活性的原因主要是光生载流子分离传输效率的提升。

关键词：钒酸铋石墨相氮化碳氢化处理光催化剂降解亚甲基蓝

CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂的制备与光催化性能研究

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CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂的制备与光催化性能研究

作者：闫文浩中国科学技术大学

学位级别：硕士

近年来,能源危机和环境污染问题日益突出,光催化技术因其在新能源开发和环境保护方面的潜在价值而备受关注。但是以Ti02为代表的传统光催化剂属于宽禁带半导体,只能利用太阳光中的紫外辐射(约占太阳光能量的4%)而无法利用可见光(约占太... 详细信息

近年来,能源危机和环境污染问题日益突出,光催化技术因其在新能源开发和环境保护方面的潜在价值而备受关注。但是以Ti02为代表的传统光催化剂属于宽禁带半导体,只能利用太阳光中的紫外辐射(约占太阳光能量的4%)而无法利用可见光(约占太阳光能量的43%)。因此开发具有可见光响应的光催化材料受到极大重视并取得不少成果。然而,单一光催化剂存在着光生载流子复合率较高的缺点,难以获得较高的光催化效率。因此针对这一现状,我们将Fe-TiO2与CaIn2O4复合,制备出高效稳定的CaIn2O4/Fe-TiO2新型复合光催化剂。本论文分为两部分：第一部分是文献综述,第二部分是CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂的制备、结构和光催化性能研究。第一部分是文献综述。首先,根据半导体能带理论阐述了光催化的基本原理和分解水制氢的机理,并介绍了光催化在废水处理、空气净化等方面的应用情况。其次,综述了高效可见光响应光催化剂的研究进展,特别是复合光催化剂体系。最后,介绍了本论文的研究内容。第二部分内容为CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂的制备、结构和光催化性能研究。首先,在低温溶液燃烧法制备CaIn2O4纳米棒和溶胶凝胶法制备纳米Fe-TiO2的基础上,通过研磨-退火工艺合成了一系列不同比例的CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂,并对它们的结构和光催化性能进行了详细研究。TEM/SEM结果表明,Fe-TiO2纳米颗粒可以很好地附着在CaIn2O4纳米棒上,形成紧密结合的界面。但随着Fe-TiO2含量的增加,无法附着于CaIn2O4表面的Fe-TiO2纳米颗粒逐渐增多。电化学测试表明,CaIn2O4和Fe-TiO2之间具有合适的能带匹配,即Fe-TiO2的导带位置比CaIn2O4导带位置高0.19eV。光催化性能测试包括分解水制氢和降解亚甲基蓝。CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂的性能均高于两种单一组分光催化剂CaIn2O4或Fe-TiO2,其中CF0.5(CaIn2O4:Fe-TiO2=1:0.5)的光催化效率最高。在可见光下,CF0.5复合光催化剂分解水制氢的速率可以达到280μmol h-1g-1;30mg CF0.5能在3小时内将140mL21.4μmol/L亚甲基蓝溶液完全降解。并且,CF0.5复合光催化剂具有良好的结构和光催化稳定性。与单一组分光催化剂CaIn2O4或Fe-TiO2相比,CaIn204/Fe-TiO2复合光催化剂性能增强的原因主要有如下两点。第一,Fe-TiO2的引入,能显著提高复合光催化剂的比表面积和在可见光区域的吸收,从而可以提供更多的吸附／反应活性位点以及产生更多的光生电子-空穴对。第二,CaIn2O4/Fe-TiO2复合光催化剂之间形成的界面有利于光生载流子的有效分离。在可见光激发下,Fe-TiO2导带上的光生电子能够迁移到CaIn2O4的导带上,而CaIn2O4价带上的光生空穴可以迁移到Fe-TiO2的价带上。

关键词： CaIn2O4 Fe-TiO2 复合光催化剂分解水制氢降解亚甲基蓝

纳米二氧化钛薄膜的制备以及在废水处理中的应用

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纳米二氧化钛薄膜的制备以及在废水处理中的应用

作者：马轲西安工程大学

学位级别：硕士

纳米TiO2薄膜作为一种功能材料，具有很多优点，目前已在很多行业领域广泛应用。水是人类生命之源，解决水的问题是现在社会的一项重大工程，TiO2薄膜光催化作用可以有效处理实验室模拟废水、印染废水及果汁废水等。本文采用溶胶-凝胶... 详细信息

纳米TiO2薄膜作为一种功能材料，具有很多优点，目前已在很多行业领域广泛应用。水是人类生命之源，解决水的问题是现在社会的一项重大工程，TiO2薄膜光催化作用可以有效处理实验室模拟废水、印染废水及果汁废水等。本文采用溶胶-凝胶法，分别制备了纯TiO2薄膜、以及掺杂Fe、Ag、Zn、Y、Bi，聚乙二醇的TiO2薄膜，经过不同温度的煅烧可以得到不同晶型的二氧化钛薄膜。由于TiO2的禁带宽为3.2eV，纯TiO2薄膜的吸收波长范围比较小，需要波长更小的紫外光才能诱发其光催化反应，本文比较了不同掺杂物质的催化降解效率，金属掺杂后吸收波长的范围变宽，提高了对可见光的利用效率，通过热重得出：640℃以后分解曲线趋于平衡，分解剩余产物残渣已由锐钛矿转化为金红石相TiO2;红外分析(FT-IR)可以知道TiO2特征峰大约在530nm，以及其它官能团特征峰;X-射线衍射(XRD)表明：钇掺杂在500℃时，锐钛矿相峰比较尖锐也比较高，杂峰比较少，说明钇掺杂晶粒增大，结晶很完美，粒径大约在20nm左右，而且含有少量金红石相，有利于光催化作用;扫描电镜观察薄膜表面形貌，可以看出粒径分布比较均匀，以及表面的平滑程度。本实验通过对几种不同掺杂物质降解效率的比较，得出钇掺杂薄膜的光催化降解亚甲基蓝的能力最强，最终研究掺杂钇后处理亚甲基蓝的效果，不同层数的TiO2薄膜对降解率有一定的影响，确定了最佳的膜厚为4层，不同浓度的掺杂对光催化的降解效率也不相同，最终得出浓度为0.15mol/L的钇掺杂处理效果最好。掺杂后的降解率普遍高于纯的TiO2薄膜，对果汁废水有一定的处理作用。

关键词：纳米 TiO2薄膜掺杂光催化降解亚甲基蓝

掺杂ZnIn2S4/g-C3N4异质结的制备及光催化性能研究

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掺杂ZnIn2S4/g-C3N4异质结的制备及光催化性能研究

作者：马敏彤西北大学

学位级别：硕士

在现代社会中,能源危机、水资源污染、环境恶化等问题逐渐引起了人们对环境的重视。工业废水中的有色杂质是水资源污染的主要原因,包括亚甲基蓝、甲基橙、抗生素等难以降解的有机污染物,严重危害了水生生物和人类的健康。所以,我们需要... 详细信息

在现代社会中,能源危机、水资源污染、环境恶化等问题逐渐引起了人们对环境的重视。工业废水中的有色杂质是水资源污染的主要原因,包括亚甲基蓝、甲基橙、抗生素等难以降解的有机污染物,严重危害了水生生物和人类的健康。所以,我们需要研发一种环保、低价、有效的有机污染物处理方法。半导体光催化作为一种环保技术,在去除废水中的有机污染物方面得到了广泛的应用。四硫化二铟合锌(ZnInS)作为一种低毒性和有合适带隙的三元硫化物而被研究。石墨相氮化碳(g-CN)容易制备,并且具有和ZnInS相匹配的带隙而被选择。但是,纯的ZnInS和g-CN通常存在载流子快速复合、电荷迁移能力差、可见光吸收不足等缺点。这些限制导致了载流子寿命相对较短、量子产率低、太阳能转换效率低。为了合成高效的光催化剂,本文在合成异质结的基础上,通过金属和非金属掺杂来提高光催化活性。用溶胶-凝胶法和固相法制备了B掺杂g-CN/ZnInS,Mo、N单掺杂以及(Mo,N)共掺杂ZnInS/g-CN复合材料,并研究它们的光学、光电化学和电荷转移机理等光催化性质。B掺杂g-CN/ZnInS可以扩大光学吸收范围、降低能带宽度。通过光学研究得到,B掺杂g-CN/ZnInS能使两个物质紧密接触、缩短了电荷转移路径。并且光电结果表明,B掺杂g-CN/ZnInS的光电流强度变大、有较小的电化学阻抗,抑制了载流子的复合。500 W的氙灯辐照亚甲基蓝溶液120 min后,5%B掺杂g-CN/ZnInS纳米材料的降解效率高达90%,比B掺杂g-CN的效率提高了14%。制备的Mo,N(共)掺杂ZnInS/g-CN纳米片的研究表明,异质结构和共掺杂可以明显延长光吸收边,拥有大量的活性位点。除此之外,电化学站测试以及光致发光光谱研究说明,(Mo,N)共掺杂ZnInS/g-CN大大的提高了光生电子空穴对的分离和转移,并在(Mo,N)共掺杂ZnInS/g-CN中形成了Z型电荷转移机制。在异质结的内建电场和(Mo,N)共掺杂的强烈协同作用下,优化后的(0.35%Mo,2.4%N)共掺杂ZnInS/g-CN异质结有出色的光催化活性以及对亚甲基蓝降解的光催化稳定性。光照120 min后,降解率达到97%,分别是ZnInS/g-CN异质结以及纯的ZnInS的1.3和2.6倍。掺杂和Z型异质结电荷转移的协同策略为提高光催化活性提供了一种简便易行的途径,并且二维纳米片的设计促进了光催化剂降解污染物的研究进展。

关键词：光催化剂共掺杂纳米复合材料 Z型异质结二维纳米片降解亚甲基蓝

CdS基异质结光催化剂的制备、表征与光催化活性研究

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CdS基异质结光催化剂的制备、表征与光催化活性研究

作者：周俊峰桂林电子科技大学

学位级别：硕士

在过去的几十年里,环境污染和能源短缺是人类面临的两大世界性难题。重金属、染料和持久性有机污染物是自然界中三种主要污染物。这些污染物在环境中的存在,即使是微小的数量,也会给人类健康带来巨大的威胁。在治理环境污染过程中,通过... 详细信息

在过去的几十年里,环境污染和能源短缺是人类面临的两大世界性难题。重金属、染料和持久性有机污染物是自然界中三种主要污染物。这些污染物在环境中的存在,即使是微小的数量,也会给人类健康带来巨大的威胁。在治理环境污染过程中,通过利用太阳光去除环境污染的光催化技术受到人们的关注。硫化镉作为一种有较好光响应能力和适宜能带位置的半导体材料在光催化领域具有广泛的应用前景。但是硫化镉不稳定,光生电子和空穴易复合,导致其光催化效率较低。通过复合来构造异质结复合光催化剂是CdS改善性能的有效途径。本文主要研究了以下三个内容:(1)利用固相烧结法制备单相SrBiO,再通过化学沉淀法制备了一系列CdS/SrBiO复合光催化材料。采用XRD、SEM、TEM、EDS和XPS进行了复合光催化剂的表征,通过降解MB来评估其光催化性能。实验研究发现当CdS/SrBiO摩尔比为1/1时,可见光光催化性能最好,40 min降解MB的效率达到95%。进一步循环测试发现复合光催化剂具有良好的稳定性。最后,通过捕获剂实验探讨了复合光催化剂的光催化机理。(2)采用化学沉淀法成功合成了一系列CdS/Ca CO复合材料,并通过XRD、SEM、TEM、EDS和XPS等来表征和分析复合光催化剂的结构和性能。结果表明,所有复合光催化均是由CdS和Ca CO两相组成,絮状的CdS颗粒均匀附着在块状Ca CO的表面上。当CdS/Ca CO摩尔比为2/1时,可见光光催化性能最好,15min还原Cr(VI)的效率达到88%,约为单相CdS的2.5倍。还原Cr(VI)性能的提升主要源自于CdS/Ca CO异质结的形成导致光生电子-空穴对可以有效分离,减低了光生电子-空穴对的重组率。(3)采用水热法成功制备出单相BiSnO,再通过沉淀法合成出一系列不同摩尔比CdS/BiSnO复合光催化剂。选用还原Cr(VI)溶液作为目标物,在可见光下测定了CdS/BiSnO复合光催化剂的光催化活性。与单相CdS和BiSnO相比,复合后的光催化剂可明显提升在可见光下的光催化性能。研究发现CdS/BiSnO(10/1)对Cr(VI)的还原率最好,在光照60 min后高达94.2%,且具有较高稳定性。机理分析发现主要的活性物质是h和·O,异质结的形成促进了光生载流子的分离和转移。

关键词： CdS 光催化异质结六价铬还原降解亚甲基蓝

Z型异质结WO_(3)/SnS_(2)复合材料的光催化性能

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浙江理工大学学报（自然科学版） 2021年第4期45卷 470-477页

作者：张亦哲吴小平崔灿浙江理工大学材料科学与工程学院杭州310018

二硫化锡(SnS_(2))的光生载流子复合严重,三氧化钨(WO_(3))的可见光吸收能力较弱,易导致SnS_(2)与WO_(3)的光催化活性较低。以四氯化锡为锡源、硫脲为硫源、钨酸钠为钨源,通过两步水热法制备了异质结WO_(3)/SnS_(2)复合材料,并研究了SnS... 详细信息

二硫化锡(SnS_(2))的光生载流子复合严重,三氧化钨(WO_(3))的可见光吸收能力较弱,易导致SnS_(2)与WO_(3)的光催化活性较低。以四氯化锡为锡源、硫脲为硫源、钨酸钠为钨源,通过两步水热法制备了异质结WO_(3)/SnS_(2)复合材料,并研究了SnS_(2)、WO_(3)和WO_(3)/SnS_(2)复合材料的结构组成、微观形貌、光学性能以及光催化活性。结果表明:WO_(3)/SnS_(2)复合材料不仅有着较高的比表面积,同时其光生载流子的分离及输运良好。降解亚甲基蓝测试以及还原重铬酸钾测试表明:WO_(3)/SnS_(2)复合材料为Z型异质结结构,其光催化性能相较于SnS_(2)与WO_(3)有显著提高。在模拟太阳光照射下,WO_(3)/SnS_(2)复合材料降解亚甲基蓝的速率约为SnS_(2)的3.4倍、WO_(3)的2.5倍;WO_(3)/SnS_(2)复合材料还原重铬酸钾的速率约为SnS_(2)的3.4倍、WO_(3)的35.0倍。该制备所得WO_(3)/SnS_(2)复合材料具有较强的光催化活性,有望广泛应用于废水处理领域。

关键词：二硫化锡(SnS_(2)) 三氧化钨(WO_(3)) Z型异质结降解亚甲基蓝重铬酸钾还原