检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

利用飞秒技术研究电荷转移动力学

Chinese Journal of Catalysis 2023年第6期49卷 5-7页

作者：朱君江 S.Wageh Ahmed A.Al-Ghamdi 武汉纺织大学化学与化工学院生物质纤维与生态染整湖北省重点实验室湖北武汉430200 阿卜杜勒阿齐兹国王大学理学院物理系沙特阿拉伯吉达

光催化材料和技术可合理利用太阳能,完成能量转化与存储,并实现环境治理和双碳目标.光催化剂活性是影响其效率的关键,因此光催化剂的合理设计成为研究热点.为抑制光生电子和空穴的快速复合并拓展单一光催化剂的光吸收范围,可通过构建异... 详细信息

光催化材料和技术可合理利用太阳能,完成能量转化与存储,并实现环境治理和双碳目标.光催化剂活性是影响其效率的关键,因此光催化剂的合理设计成为研究热点.为抑制光生电子和空穴的快速复合并拓展单一光催化剂的光吸收范围,可通过构建异质结特别是新兴的梯型(S型异质结)的策略.在保有体系最大氧化还原能力的同时,实现光生电荷的有效分离.可通过原位光照X射线光电子能谱和原位光照原子力显微镜等技术研究梯型异质结的电荷转移机制,然而,目前尚缺少对于异质结界面处瞬态动力学的深入研究.近期,中国地质大学(武汉)余家国教授、张留洋教授与湖北文理学院梁桂杰教授合作,通过原位生长策略,在芘基共轭聚合物(PDB)表面原位生长硫化镉(Cd S)纳米晶体,制备了一系列硫化镉/聚合物梯型异质结(CPDB),并系统地研究了异质结界面处的稳态电荷分布以及瞬态电荷转移动力学.密度泛函理论计算和开尔文探针测试结果表明,暗态下电子由PDB向Cd S转移,并在界面处形成内建电场和能带弯曲.原位光照X射线光电子能谱表明,在内建电场和能带弯曲的驱动下,Cd S的光生电子与PDB的光生空穴复合,而PDB的光生电子与Cd S的光生空穴得以保留.利用飞秒瞬态吸收技术揭示了异质结界面处的电荷转移演化过程.通过实验信号的拟合分析,Cd S的光生电子有三条衰减路径:晶格间的电子扩散、光生电子空穴对直接复合以及光生电子与捕获态空穴复合.对于CPDB复合物而言,除了上述三种衰减路径,还发现Cd S的光生电子与PDB的光生空穴复合路径.作者通过调控Cd S/PDB配比,阐述了异质结界面电荷转移过程动力学与其光催化性能的关系.结果表明,随着PDB含量的增加,Cd S与PDB之间界面电荷转移寿命越短(速度越快);然而,加入过量PDB会导致聚合物发生聚集,从而抑制界面电荷转移.该结论与CPDB复合物的光催化性能表现一致.综上,该工作通过使用飞秒瞬态吸收技术,对梯型异质结光催化剂的界面电荷转移过程进行了直接跟踪观测,为揭示光催化过程中的复杂机制提供了新思路.

关键词：光催化飞秒瞬态吸收梯型异质结硫化镉共轭聚合物

梯型2D/2D Bi_(2)M_(o)O_(6)/BiOI范德华异质结的制备及CO_(2)光还原性能

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Chinese Journal of Catalysis 2022年第7期43卷 1657-1666页

作者：王中辽程蓓张留洋余家国李佑稷 S.Wageh Ahmed A.Al‐Ghamdi 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 中国地质大学材料科学与化学学院太阳燃料实验室湖北武汉430074 吉首大学化学化工学院湖南吉首416000 阿卜杜勒阿齐兹国王大学理学院物理系吉达沙特阿拉伯

利用太阳能将CO_(2)还原为具有高能量附加值的含碳气相或液相燃料为解决能源枯竭和气候异常等问题提供一个有前景的方案.然而,由于CO_(2)光还原过程是上坡反应且具有高的反应能垒,目前光催化CO_(2)还原的转化效率仍然很低.为实现高效率C... 详细信息

利用太阳能将CO_(2)还原为具有高能量附加值的含碳气相或液相燃料为解决能源枯竭和气候异常等问题提供一个有前景的方案.然而,由于CO_(2)光还原过程是上坡反应且具有高的反应能垒,目前光催化CO_(2)还原的转化效率仍然很低.为实现高效率CO_(2)光还原,半导体光催化剂需要有宽的光吸收范围、强的氧化还原能力和丰富的活性位点.但同时满足上述条件的光催化剂有限.在半导体中,BiOI具有1.8 eV的窄带隙,可以响应波长大于600 nm的可见光且具有很强的还原能力,因此广泛应用于CO_(2)光还原、全水分解和重金属离子还原等领域.此外,BiOI是一种典型的二维材料,交替的[Bi_(2)O_(2)]^(2+)和I-离子层会导致不同层间产生固有极化和内建电场(IEF).因此,BiOI可以凭借内在的IEF有效地实现电荷分离.然而,CO_(2)光还原还需要质子参与,而质子通常来自水氧化.但BiOI价带的氧化能力不足,影响CO_(2)光还原效率的提升.另一方面,Bi_(2)MoO_(6)也是二维结构,并显示出强氧化能力,在光降解、细菌灭活、分子氧活化、水氧化和水分解等领域被广泛研究.此外,Bi_(2)MoO_(6)具有[Bi_(2)O_(2)]^(2+)和MoO_(4)2-离子层交替的结构,同样可以产生强自发极化和固有IEF.同时,这种二维层状结构有利于形成片状的形貌,这有利于与其他二维材料构建大接触面积的异质结,从而实现电荷的快速输运,并使表面CO_(2)还原反应活性位点增多.本文通过水热法在少层Bi_(2)MoO_(6)纳米片上原位生长BiOI纳米片,设计制备了梯型二维/二维(2D/2D)Bi_(2)MoO_(6)/BiOI范德华异质结复合材料,并用于改进CO_(2)光还原性能.通过功函数、差分电荷密度和X射线光电子能谱证实了Bi_(2)MoO_(6)/BiOI异质结是范德华异质结,且Bi_(2)MoO_(6)和BiOI之间存在梯型的电荷转移机制.通过电子顺磁共振光谱进一步研究了Bi_(2)MoO_(6)/BiOI复合材料的氧化还原能力,结果发现,梯型异质结可以有效保留单一组分强的氧化或还原能力.此外,通过电化学测试以及稳态和时间分辨光致发光光谱研究了电荷分离效率,结果表明,梯型2D/2D Bi_(2)MoO_(6)/BiOI范德华异质结可以加速光生电荷转移.利用原位漫反射红外傅里叶变换光谱揭示了CO_(2)光还原过程中的中间体,并通过理论计算研究了中间体的吸附自由能的变化,确定了CO_(2)光还原的决速步骤和反应势垒.梯型2D/2D Bi_(2)MoO_(6)/BiOI范德华异质结复合材料表现出增强的CO_(2)光还原性能.这种2D/2D复合形成的大接触面积的异质结可作为电荷转移通道并促进电荷的快速分离.另外,Bi_(2)MoO_(6)的引入也将BiOI表面上CO_(2)光还原的能垒降低了0.35 eV,从而促进了CO_(2)还原过程.此外,梯型2D/2D Bi_(2)MoO_(6)/BiOI范德华异质结复合材料的强氧化还原能力也为CO_(2)光还原提供了强的驱动力.综上,本文为新型梯型2D/2D范德华异质结在增强CO_(2)光还原活性上的应用提供了参考.

关键词：二维/二维梯型异质结范德华异质结 CO_(2)光还原

碱金属助剂对N_2O直接分解催化剂NiO活性的促进作用（英文）

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Chinese Journal of Catalysis 2015年第11期36卷 1837-1845页

作者： Bahaa M. Abu-Zied 阿卜杜勒阿齐兹国王大学高级材料杰出研究中心沙特阿拉伯吉达21589 艾斯尤特大学理学院化学系埃及艾斯尤特71516 阿卜杜勒阿齐兹国王大学理学院化学系沙特阿拉伯吉达21589

考察了一系列碱金属促进和未促进的NiO催化剂上N2O直接分解反应性能,并采用X射线衍射,X射线光电子能谱(XPS)和前场扫描电镜对这些催化剂进行了表征.XPS结果表明,催化剂表面的Ni以金属颗粒,NiO和Ni(OH)2三种形式存在.研究发现,在催化剂... 详细信息

考察了一系列碱金属促进和未促进的NiO催化剂上N2O直接分解反应性能,并采用X射线衍射,X射线光电子能谱(XPS)和前场扫描电镜对这些催化剂进行了表征.XPS结果表明,催化剂表面的Ni以金属颗粒,NiO和Ni(OH)2三种形式存在.研究发现,在催化剂表面主要是Ni0原子与N2O分子发生相互作用.未促进的NiO催化剂表现出非常低的催化N2O分解活性;碱金属的加入使得NiO催化剂活性大大提高.

关键词：一氧化二氮分解温室气体氧化镍碱金属促进活性增加

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

光催化杀菌和诱导骨组织生长

Chinese Journal of Catalysis 2021年第7期42卷 1051-1053页

作者： s.wageh Ahmed A.Al-ghamdi 刘丽君阿卜杜勒阿齐兹国王大学理学院物理系沙特阿拉伯吉达21589 武汉纺织大学化学与化工学院中国湖北武汉430200

钛合金植入体具有良好的生物相容性和化学稳定性,广泛应用于整形外科手术.植入手术细菌感染风险较高,若处理不当,易造成患者骨组织损失甚至截肢.光催化杀菌是光催化领域研究热点之一,光催化剂表面产生的活性氧物种(ROS)氧化能力强,可有... 详细信息

钛合金植入体具有良好的生物相容性和化学稳定性,广泛应用于整形外科手术.植入手术细菌感染风险较高,若处理不当,易造成患者骨组织损失甚至截肢.光催化杀菌是光催化领域研究热点之一,光催化剂表面产生的活性氧物种(ROS)氧化能力强,可有效杀灭细菌.制备生物相容性好且光催化活性高的植入体,利用光催化技术,可实现术后植入体表面自主产生抗菌活性,同时诱导骨组织细胞原位生长和成骨.二氧化钛(TiO_(2))光催化剂化学稳定性好,原料易得,具有一定的生物相容性,但其光生电子与空穴易复合,光催化抗菌活性弱.石墨炔(GDY)是新兴的电子助催化剂,具有独特的sp和sp2杂化碳原子,可以捕获TiO2的光生电子,促进光生电子/空穴分离和ROS生成.基于此,张玉峰教授(武汉大学)和余家国教授(武汉理工大学)近期报道了一种新型的具有光催化生物活性的TiO2/GDY复合植入体(***.,2020,11,4465).它由带正电的TiO2纳米纤维和带负电的GDY纳米片通过静电自组装而成.在紫外光照射下,TiO2/GDY植入体能够产生羟基自由基(•OH),超氧阴离子(•O^(2‒))和过氧化氢(H_(2)O_(2))等活性氧物种.原位生成的活性氧物种具有较强的氧化能力,可以破坏抗药性金黄色葡萄球菌(MRSA)的生物膜,还能抑制MRSA新细菌生物膜的形成和代谢.光照生成的H_(2)O_(2)具有持续缓释特性,在紫外光移除后,TiO_(2)/GDY植入体仍显示出长期的抗菌活性.此外,TiO_(2)/GDY具有良好的生物相容性和亲水性,有效吸附小鼠成骨细胞并诱导产生骨骼分化所需的蛋白质和酶,表明TiO_(2)/GDY纳米纤维具有良好的诱导骨组织生长能力.该工作创新性地将光催化技术应用于骨科植入体,提出了植入体原位光催化杀菌和诱导骨组织生长的新思路,实现了材料学和医学的交叉融合,为开发其他高效植骨材料提供了有益借鉴.

关键词：石墨炔活性氧物种抗菌性诱导骨组织生长生物相容性

氮自掺杂暴露(001)晶面TiO_2微米片的可见光光催化CO_2还原性能增强（英文）

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Chinese Journal of Catalysis 2015年第12期36卷 2127-2134页

作者： Maxwell Selase Akple 刘敬祥秦志扬 S.Wageh Ahmed.A.Al-Ghamdi 余家国刘升卫武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 霍城理工机械工程系阿卜杜勒阿齐兹国王大学理学院

化石能源的使用可产生大量CO2,带来严重的温室效应.光催化CO2还原生产太阳燃料技术既有望缓解温室效应,又可以将低能量密度的太阳能转化为高能量密度的化学能储存起来方便使用.高效光催化材料的开发是发展光催化技术的关键.迄今,在已开... 详细信息

化石能源的使用可产生大量CO2,带来严重的温室效应.光催化CO2还原生产太阳燃料技术既有望缓解温室效应,又可以将低能量密度的太阳能转化为高能量密度的化学能储存起来方便使用.高效光催化材料的开发是发展光催化技术的关键.迄今,在已开发的所有半导体光催化材料中,Ti O2仍是广泛研究的明星材料.在实际使用中,Ti O2的光催化效率仍受限于其极弱的可见光利用率和较高的电子-空穴复合几率.近年来,越来越多的研究表明Ti O2的结构与形貌特征极大地影响其光催化效率.尤其,Ti O2的外露晶面设计与晶面效应研究引起了广泛关注.由于具有较高表面能和较多表面不饱和键,起初大多数理论和实验研究认为锐钛矿Ti O2(001)晶面是光催化活性晶面.后来,越来越多研究表明并非锐钛矿Ti O2(001)晶面的暴露比例越高其光催化活性就越高.最近,我们发现锐钛矿Ti O2(001)晶面与(101)晶面在调控光催化CO2还原性能上具有良好的协同效应.密度泛函理论计算表明,锐钛矿Ti O2的(001)晶面与(101)晶面的能带结构有差异,(001)晶面的导带位置相对于(101)晶面而言较高,而(101)晶面的价带位置相对于(001)晶面而言较低.基于此我们提出,具有合适比例的锐钛矿Ti O2的(001)晶面与(101)晶面的交界处可以形成最佳的表面异质结或晶面异质结.表面异质结的形成导致光生电子倾向于向(101)扩散,光生空穴倾向于向(001)扩散,从而促进光生电子-空穴分离,降低光生电子-空穴复合几率.在此工作基础上,我们直接以氮化钛为原料,氢氟酸为添加剂,通过简单的水热反应一步合成了氮自掺杂的Ti O2微米片.利用X射线粉末衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、氮气吸附-脱附以及电化学阻抗谱等方法手段对所制备的光催化剂进行了基本结构与理化性质表征分析,并研究了其可见光光催化CO2还原性能.电镜照片结果表明,我们所制备的氮自掺杂锐钛矿Ti O2微米片的(001)晶面与(101)晶面比例分别为65%和35%.基于我们前期研究结果,Ti O2微米片的(001)晶面与(101)晶面可以形成表面异质结,具有良好的电荷分离效率,这也得到了电化学阻抗谱研究结果的证明.同时,由于N的原位掺杂,所制备的Ti O2微米片具有优异的可见光捕获能力.由于可见光利用效率增强与光生电子-空穴分离效率提高这两方面的综合作用,所制备的氮自掺杂Ti O2微米片具有非常好的可见光光催化CO2还原制甲醇性能,比商用P25及氮掺杂Ti O2纳米粒子等参考样品的可见光光催化性能更优异.研究表明,通过原位自掺杂方法与晶面设计方法相结合,可以同时改善Ti O2的可见光利用效率和光生电子-空穴分离效率,优化Ti O2的可见光光催化性能,这也为后续开发新型高效光催化材料提供了新思路.

关键词：氮自掺杂二氧化钛 (001)晶面二氧化碳还原表面异质结

光电化学水氧化用多孔单晶金红石TiO_2纳米棒阵列光阳极的设计和构建（英文）

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Chinese Journal of Catalysis 2015年第12期36卷 2171-2177页

作者：甄超吴亭亭 Mohammad W.Kadi Iqbal Ismail 刘岗成会明中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室辽宁沈阳110016 阿卜杜勒阿齐兹国王大学理学院化学系

光电化学电池(如染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池以及光电化学水分解电池)是实现太阳能转化及存储的有效手段之一.其中,光电极是光电化学电池的核心组成部分,它集光吸收、光生电荷输运及转移等决定光转化效率的关键过程于一身... 详细信息

光电化学电池(如染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池以及光电化学水分解电池)是实现太阳能转化及存储的有效手段之一.其中,光电极是光电化学电池的核心组成部分,它集光吸收、光生电荷输运及转移等决定光转化效率的关键过程于一身,因此构筑高活性半导体光电极以实现高效太阳能转化利用引起研究者广泛关注.多孔Ti O2纳米颗粒堆垛薄膜光阳极因具有大的比表面积,可提供更多的染料(量子点)担载和反应活性位点,在光电化学电池中表现出优异活性而被广泛研究.然而,TiO 2纳米颗粒间大量存在的晶界对光生电荷有较强的散射作用,降低了光生电荷的收集效率.英国牛津大学Snaith研究小组利用模板辅助水热过程首次获得了(001)晶面占优的多孔单晶锐钛矿Ti O2微米颗粒,这种多孔单晶Ti O2微米颗粒在具有大比表面积的同时,其单晶结构还能有效去除晶界对电荷的散射作用,因而具有优异的电荷输运特性.利用这种多孔单晶Ti O2微米颗粒组建的光阳极用于染料敏化太阳能电池中,展现出优异的太阳能光电转化性能.受该工作启发,各种形貌的多孔单晶Ti O2微米颗粒作为光催化剂和光电化学分解水用光阳极材料被广泛研究,并表现出优异活性.在单晶微米颗粒堆垛成的薄膜光电极中,虽然单个单晶微米颗粒中晶界对电荷的散射作用被有效抑制,但是单晶颗粒间的晶界仍然存在并影响光生电荷的收集效率.为了彻底抑制晶界对光生电荷的散射作用,每个单晶颗粒都应该贯穿整个薄膜,例如一维Ti O2纳米棒单晶阵列薄膜.虽然一维单晶阵列薄膜能够有效提高光生电荷的收集效率,但相对于多孔薄膜具有较小的比表面积,限制了担载染料(量子点)和反应位点的数量.为了增大TiO 2单晶纳米棒阵列薄膜的比表面积,目前主要的手段包括调控纳米棒长径比、表面修饰Ti O2纳米颗粒以及二次生长构建Ti O2枝晶阵列.本文首次提出通过制备多孔单晶Ti O2纳米棒单晶阵列薄膜来获得高比表面积和高光生电荷收集效率的光阳极,提高光电化学电池的效率.在透明导电薄膜(FTO)表面利用水热生长Ti O2纳米棒阵列薄膜之前,预先在FTO基体上沉积一层Si O2球密堆模板,Ti O2纳米棒单晶阵列在从FTO表面向上生长过程中,会将SiO 2球模板包裹进Ti O2纳米棒中,再通过碱溶液将Si O2球模板溶解,首次在FTO基体上原位生长出多孔单晶Ti O2纳米棒阵列薄膜.将所得多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列薄膜作为光电化学分解水电池光阳极,其光电化学分解水活性相对于实心单晶金红石Ti O2纳米棒阵列提高了2.6倍.多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列光阳极性能的提升可归因于:(1)多孔结构赋予多孔单晶金红石Ti O2纳米棒阵列薄膜更大的比表面积,可提供更多的反应活性位点;(2)多孔结构能够有效缩短单晶金红石Ti O2纳米棒中光生电荷体相输运距离,提高光生电荷的收集效率;(3)多孔结构通过对光多次反射吸收可有效增强光吸收,产生更多光生电荷参与水分解反应;(4)在制备过程中引入Si掺杂,导致多孔单晶金红石Ti O2纳米棒带隙扩大了0.1 e V,带隙增大归因于导带位置负移0.1 e V,光生电子具有更强的还原能力,光电流起始电位相应负移约0.1 V.

关键词：氧化钛光阳极多孔单晶纳米棒阵列

分等级结构对锡氧化物负载Pt室温催化甲醛氧化性能的影响（英文）

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Chinese Journal of Catalysis 2017年第2期38卷 199-206页

作者：段媛媛宋少青程蓓余家国姜传佳武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室江西南昌330013 沙特阿卜杜勒阿齐兹国王大学科学部物理系

甲醛是主要的室内空气污染物,气相中甲醛去除技术具有重要意义.常用的甲醛去除技术主要包括物理和化学吸附、光催化分解和热催化氧化,其中能在常温下进行的催化氧化最具发展和实用前景.能在室温下高效催化甲醛完全氧化的催化剂一般为负... 详细信息

甲醛是主要的室内空气污染物,气相中甲醛去除技术具有重要意义.常用的甲醛去除技术主要包括物理和化学吸附、光催化分解和热催化氧化,其中能在常温下进行的催化氧化最具发展和实用前景.能在室温下高效催化甲醛完全氧化的催化剂一般为负载型贵金属,如铂(Pt)、钯、金、银等.除了选择具有内在高活性的组分,通过提高贵金属分散度,增强贵金属-载体相互作用,增加载体的甲醛亲和性等方法也可提高甲醛催化分解活性.以上方法主要关注催化剂化学性质的改良;另一方面,催化剂的微观几何结构以及传质快慢对表观催化反应速率也有重要影响.近年来研究表明,分等级结构利于反应物在材料孔隙中的扩散输移,可大幅提高催化活性.因此,我们制备了具有分等级结构的花状锡氧化物(SnO_x)负载的Pt纳米颗粒,并研究其室温下催化分解甲醛的性能.花状SnO_x以氟化亚锡和尿素为原料,通过水热法制备;Pt通过浸渍、硼氢化钠还原法负载,制备Pt/SnO_x催化剂.另外,对SnO_x进行球磨处理破坏其分等级结构,制备g-SnO_x及Pt/g-SnO_x作为对照.通过场发射扫描电镜观察,制备的锡氧化物为具有分等级结构的花状微球,直径约1μm,由厚度约20 nm的花瓣状纳米片交错连接而成.X射线衍射(XRD)谱图对应四方相氧化亚锡(SnO,JCPDS 06-0395),但也观察到四方金红石相氧化锡(SnO_2,JCPDS 41-1445)的微弱特征峰.高分辨透射电镜(HRTEM)仅观察到四方相SnO的晶格条纹.根据X射线光电子能谱(XPS)结果,在花状锡氧化物的表面,锡元素的氧化态为正四价.综合以上表征结果表明:制备的锡氧化物主体为SnO,由于表面被空气氧化,含有少量SnO_2.通过透射电镜观察Pt/SnO_X催化剂发现,直径2-3 nm的Pt纳米颗粒高度分散负载于SnO_x纳米片表面;XPS结果表明,纳米颗粒中Pt的价态为0价,与HRTEM观测结果一致.甲醛分解测试采用静态测试系统,在体积为6 L的测试箱中加入一定浓度甲醛后开始反应,监测甲醛、二氧化碳(CO_2)和一氧化碳(CO)浓度随时间的变化.结果表明,花状SnO_x在室温下不具有催化甲醛氧化活性,仅能通过吸附作用去除少量甲醛;而负载0价金属态Pt纳米颗粒后,甲醛快速分解为CO_2和水,且无CO生成.在初始浓度170 ppm条件下,反应1h后,甲醛去除率达到87%.Pt/SnO_x催化剂的高活性表明,金属态Pt是催化甲醛氧化的活性组分.经球磨处理后制备的Pt/g-SnO_x,其催化活性远低于具有分等级结构的Pt/SnO_x;后者的二级反应速率常数为前者的5.6倍,证明分等级结构能有效加速甲醛催化氧化分解.本研究结果对于高效分解室内甲醛材料的设计、制备提供了一种指导性的新思路.

关键词：催化甲醛氧化室温锡氧化物铂分等级结构花状

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

二氧化钛基Z型光催化剂综述(英文)

Chinese Journal of Catalysis 2017年第12期38卷 1936-1955页

作者：戚克振程蓓余家国 Wingkei Ho 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 沈阳师范大学化学化工学院辽宁沈阳110034 香港教育大学科学与环境学系中国香港沙特阿卜杜勒阿齐兹国王大学科学部物理系沙特阿拉伯吉达21589

TiO_2具有无毒、耐腐蚀、高稳定和低成本等特点,已被广泛应用于光催化领域.然而,TiO_2的禁带较宽,只能吸收仅占太阳光4%的紫外光部分,从而严重限制了TiO_2光催化材料对太阳光的有效应用.目前很多方法被用来提高TiO_2光催化效率,如金属/... 详细信息

TiO_2具有无毒、耐腐蚀、高稳定和低成本等特点,已被广泛应用于光催化领域.然而,TiO_2的禁带较宽,只能吸收仅占太阳光4%的紫外光部分,从而严重限制了TiO_2光催化材料对太阳光的有效应用.目前很多方法被用来提高TiO_2光催化效率,如金属/非金属掺杂、贵金属负载、异质结构建和与碳材料复合等,这些策略在提高光催化剂的光催化效率中,涉及到如何兼顾太阳光利用和光生空穴和电子氧化还原能力两者之间的平衡.通常,半导体禁带宽度越窄,半导体的光谱响应范围越宽、太阳光利用越多,但光生空穴和电子氧化还原能力越弱.因此,想要提高TiO_2的光催化性能,应考虑以下两个方面的平衡:即降低带隙宽度,拓展半导体的光谱响应范围;与之同时使价带电位更正,导带电位更负之间的平衡.然而,这两个点是相互矛盾的,因此很难在单组分光催化剂中同时实现这两点.然而,Z型光催化剂可以同时满足这两点要求,即:降低半导体的带隙,同时使导带更负,价带更正,因为Z光催化系统利用了两种半导体的优势,其电荷转移机制类似于自然界中绿色植物的光合作用,其中的载流子传输途径包括两步激发,类似于英文字母"Z",Z型光催化剂因此而得名.Z型光催化剂既能保留较高还原能力的光生电子和又能保留较高氧化能力的光生空穴,由于Z型光催化剂特有的优点,在光催化领域的应用越来越广泛.本文综述了TiO_2基Z型光催化剂的最新研究进展,其中包括:Z型光催化机理、应用范围和光催化活性改进方法.Z型光催化剂分为传统液相Z型光催化体系,全固态Z型光催化体系,以及最近几年发展起来的直接Z型光催化体系.它们的主要应用包括:光催化分解水产氢、二氧化碳还原制备太阳燃料、有机污染物光催化降解.论文进一步讨论了提高TiO_2基Z型光催化剂性能的方法,包括pH值调控、电子导体选择、助催化剂使用、掺杂改性、组织形貌控制、两种半导体质量比优化等.最后,提出了TiO_2基Z型光催化剂今后面临的挑战和发展前景展望.

关键词：二氧化钛 Z型光催化剂光解水还原二氧化碳污染物降解

低温等离子体改性碳纳米管及其对U(Ⅵ)的吸附性能研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中国科学：化学 2019年第1期49卷 184-194页

作者：孙菊王亚男段升霞 Tasawar Hayat Ahmed Alsaedi 李家星中国科学院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 阿卜杜勒阿齐兹国王大学沙特阿拉伯吉达21589

采用低温等离子体法将O-磷酸乙醇胺(O-PEA)接枝到多壁碳纳米管表面(MWCNTs),并使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)表征改性前后的MWCNTs的物化性质.通过静态吸... 详细信息

采用低温等离子体法将O-磷酸乙醇胺(O-PEA)接枝到多壁碳纳米管表面(MWCNTs),并使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)表征改性前后的MWCNTs的物化性质.通过静态吸附实验研究改性碳纳米管对溶液中U(Ⅵ)的吸附容量,同时,还研究了吸附时间、pH、离子强度和温度对吸附性能的影响.结果表明,通过低温等离子体法改性后的MWCNTs(PTMWCNTs-4)对U(Ⅵ)的吸附性能最好,其吸附容量大约是未改性MWCNTs吸附量的3倍.改性后的MWCNTs吸附速率更快. PTMWCNTs-4对U(Ⅵ)的吸附在pH7.0条件下受离子强度影响,属于外层络合机理或离子交换.热力学数据表明,吸附过程放热且可自发进行.本文为U(Ⅵ)的有效去除提供了一种新型环保的改性方法.

关键词：低温等离子体碳纳米管吸附 U(VI)