MoS2/BiOI复合光催化剂制备及其光催化氧化还原性能

通过两步法合成花状MoS_2/BiOI复合光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射(UVVis)、光电子能谱(XPS)等方法对合成的样品进行了表征,对其可能的形成机制进行探究,通过电化学表征计算出BiOI与MoS_2的价带与导带位置,显示复合材料形成了1型异质结.同时以罗丹明B(RhB)与含Cr6+溶液作为目标污染物测试光催化剂的氧化还原性能,相比于BiOI和MoS_2单体,MoS_2/BiOI复合光催化剂表现出更强的光催化氧化与还原能力,其中以质量分数为2%的MoS_2与BiOI复合光催化剂效果最佳,可见光照20 min后RhB降解率达到98.92%,80 min后Cr6+溶液光催化还原率可达到97.87%,较纯BiOI分别提高了1.79倍与3.85倍,且经过4次重复利用后仍具有较高的光催化活性.光催化降解Rh B过程中空穴(h+)与超氧自由基(·O-2)作为主要活性物种,其中空穴影响更为显著.     

复合材料BiOI/BiOCl的制备及可见光催化降解活性艳红X-3B

以乙二醇为溶剂,利用溶剂热方法制备了不同I/Cl比的BiOI/BiOCl可见光催化材料.同时,采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(DRS)和光致荧光光谱(PL)对所制备材料的晶相、元素价态和光学性质等进行了表征,并以活性艳红X-3B为目标化合物,研究了不同I/Cl比对X-3B光催化降解动力学的影响.分析结果表明,BiOI和BiOCl能够得到很好的复合,在可见光范围内有很好的吸收.降解实验结果表明,I/Cl摩尔比为9∶1时,复合材料对X-3B的可见光降解效率最高,一级反应动力学速率为0.0133 min-1;TOC和COD在3 h内分别降低28%和25%左右,证明能够对所选目标染料在一定程度上实现矿化;在光催化降解活性艳红X-3B过程中起主要作用的为光生空穴.此外,还对复合材料光催化性能提高机理进行了探索与推测.     

超声沉淀法制备BiOI/TiO2复合材料及性能研究

文章以硫酸钛为钛源、氨水为沉淀剂、双氧水为胶溶剂,采用沉淀-胶溶法制备了TiO₂,利用超声沉淀法制备BiOI并与TiO₂复合制备了吸附-光催化一体的BiOI/TiO₂复合材料。以罗丹明B为目标有机污染物,研究了BiOI/TiO₂复合材料的吸附-光催化性能。结果表明：BiOI成功与TiO₂复合,BiOI/TiO₂复合材料表现出一定的吸附能力和较高的光催化降解能力。600 W金卤灯照射25 min,27%BiOI/TiO₂对罗丹明B的降解率高达92.71%,相对于TiO₂的降解率有极大提高。BiOI复合TiO₂后,结晶度和晶粒尺寸变化不明显,光吸收带边发生一定的红移,促进了异质界面光生电子-空穴的有效分离,从而提高了光催化性能。     

MoS_2/BiOI复合光催化剂制备及其光催化氧化还原性能

通过两步法合成花状MoS2/BiOI复合光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、光电子能谱(XPS)等表征手法对合成的样品进行了表征,对其可能的形成机制进行探究,通过电化学表征计算出BiOI与MoS2的价带与导带位置,显示复合材料形成了1型异质结。同时以罗丹明B(RhB)与含Cr6+溶液作为目标污染物测试光催化剂的氧化还原性能,相比于BiOI和MoS2单体,MoS2/BiOI复合光催化剂表现出更强的光催化氧化与还原能力,其中以质量分数为2%的MoS2与BiOI复合光催化剂效果最佳,可见光照30min后RhB降解率达到98.92%,80min后Cr6+溶液光催化还原率可达到97.87%,较纯BiOI分别提高了1.81倍与3.85倍,且经过4次重复利用后仍具有较高的光催化活性。光催化降解RhB过程中空穴(h+)与超氧自由基(·O2-)作为主要活性物种,其中空穴影响更为显著。     

ZIF-8@ZnO复合光催化剂的抗光腐蚀机理研究

ZnO在光催化过程中容易产生光腐蚀,造成Zn2+离子析出并损伤ZnO的晶体结构使其降低光催化活性。该文将MOFs材料ZIF-8复合在ZnO表面,形成ZnO与ZIF-8的强相互作用,从而有效地抑制了ZnO的光腐蚀。X射线衍射光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析表征,表明ZnO与ZIF-8成功复合。以罗丹明B为目标污染化合物,在波长λ=385 nm的光源照射下,探讨其光催化降解特性,表明当催化剂ZIF-8@ZnO配体添加量为2 mmol时,光催化体系能够有效降解污染物,并且ZIF-8@ZnO抑制光腐蚀的效果最好,5次循环后光催化效果基本不变。光电化学表征说明ZIF-8@ZnO复合材料优异的抗光腐蚀性能是由于ZnO与ZIF-8之间形成了异质结,光生载流子得到有效的分离,增强了抗光腐蚀能力。     

纳米BiOI的制备及其对溴甲酚绿的光催化降解

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助乙二醇(EG)溶剂热法合成了碘氧化铋(BiOI)材料,研究发现BiOI产品的形貌为纳米片通过自组织形成的微米球高级结构;通过控制PVP的加入量以及反应物的浓度可以有效调控产品的形貌和尺寸;考察了BiOI在可见光照射下降解溴甲酚绿(BG)溶液的光催化性能,在光照30 min后BG的降解去除率可达90%以上;循环使用3次后,降解率仍保持在90%左右,这表明通过该方法合成的BiOI具有良好的光催化活性和稳定性。降解后的BG溶液在紫外-可见光谱中未见其它特征吸收峰,推测BG在反应中被降解生成了小分子结构。     

复合催化剂氧化锡/网状碳的制备及光催化降解罗丹明B的研究

模板法与水热合成法制备了氧化锡/网状碳（SnO₂/RCs）复合材料,以改善纯相氧化锡（SnO₂）对印染废水的光催化处理效果.采用多种表征手段对所制备复合材料的微观结构、微观形貌、孔径分布和比表面积、光吸收性能、官能团以及光电性能进行了分析.通过可见光催化降解10 mg·L^-1的罗丹明B溶液的实验评估了所制备材料的光催化性能和循环稳定性.结果表明,在可见光条件下,SnO₂/RCs复合材料的光催化性能与纯SnO₂相比有显著提升,并且具有良好的循环稳定性.自由基捕获实验表明复合材料在降解有机污染物的过程中起作用的主要活性基团为空穴,超氧自由基和羟基自由基.复合材料光催化性能提高的原因归纳为：（1）能带结构改善所引起的对可见光的吸收性能的提高;（2）高的比表面积为光催化降解反应提供了更多的活性位点;（3）氧化锡与网状多孔碳所形成的异质结,使得电子传输/迁移能力提高,抑制了光生电子-空穴对的复合.     

BiOAc/BiOX(X＝Cl,Br)复合材料的制备及其对混合染料的去除

铋系半导体光催化剂虽然光响应范围广、催化性能稳定,但光生电子和空穴复合率高、光催化效率低,形成二元异质结是解决该问题的有效途径.该研究在室温下,采用化学沉淀法制备花球状BiOAc,然后通过离子交换法与BiOX(X=Cl,Br)复合形成BiOAc/BiOX二元异质结光催化材料.利用XRD、SEM、TEM、N₂吸附解吸等温线、UV-vis DRS、EIS等技术表征材料的晶体结构、光学性质及光生载流子复合情况.以阳离子混合染料〔罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)〕和阴离子混合染料〔靛红(Isatin)、达旦黄(Titan yellow)〕作为目标污染物评定样品的光催化性能及重复使用性;通过捕获试验对BiOAc/BiOX光催化体系中的反应活性物种进行检测,并对光催化机理进行了推测.结果表明:①通过离子交换过程,BiOAc和BiOX成功地复合在一起形成异质结结构.②BiOAc与BiOX的摩尔比为6∶1时,复合材料具有最佳的光催化性能.③BiOAc/BiOBr比BiOAc/BiOCl对阳离子染料的吸附能力更强,有利于染料的光催化降解.④重复试验表明该方法合成的BiOAc/BiOX复合材料具有较好的稳定性.⑤光催化反应过程中起主要作用的活性物种是·O₂-和h+,光生电子在BiOAc和BiOX导带间的传输抑制了电子空穴对的复合,提高了光催化效率.以上研究结果表明,该BiOAc/BiOX复合材料在染料废水的深度处理方面具有潜在的应用前景.      

石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质结的构建及其光催化杀菌性能

以脲素作为前驱物,采用热聚合法制备薄层石墨相氮化碳(g-C_3N_4),然后在其表面原位合成层状碘氧化铋,构筑石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质结(g-C_3N_4/BiOI).合成样品的形貌、比表面积、晶体结构、分子结构、光吸收性能及其表面特性分别采用透射电镜、BET氮吸附、X射线粉末衍射、红外光谱仪、紫外可见漫反射和X射线光电子能谱分析进行表征,并考察合成的催化剂在可见光照射下光催化杀菌性能,研究中通过牺牲剂捕获的方法进一步揭示合成的g-C_3N_4/BiOI在杀菌过程中的机制.结果表明,合成的样品具有层状异质结结构,其比表面积为63 m~2·g~(-1),合成样品光吸收边可以达到600 nm.光催化活性测试表明g-C_3N_4/BiOI能够在4 h内将细菌杀死,其杀菌效果明显高于纯的g-C_3N_4和BiOI,其在光催化灭菌过程中主要的活性物种是光生空穴.     

TiO2/SBA-15介孔复合材料的制备及光催化性能研究

为增大半导体TiO_2的比表面积,进而提升其光催化性能,同时改善其不易回收的缺陷,该研究以价格便宜、来源广泛的钛铁矿为原料,具有高度有序介孔结构的SBA-15分子筛为载体,通过后合成水解法并调控不同的煅烧温度制得TiO_2/SBA-15复合材料,采用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、比表面分析仪对样品进行表征。此外,在紫外光照射下,以甲基橙为模拟降解物,考察样品煅烧温度、光催化反应温度对催化效率的影响,对比TiO2/SBA-15复合材料与商用P25的催化效果,分析甲基橙溶液的矿化程度及催化剂的稳定性,并结合活性物种捕获实验提出TiO_2/SBA-15光催化降解甲基橙的机制。结果表明:煅烧温度对催化剂的晶型、比表面积和晶粒大小具有显著影响,煅烧温度为550℃时TiO2/SBA-15的比表面积高达386 m2/g,该催化剂在3 h内对甲基橙的降解率为85.1%,溶液矿化率达62.9%。TiO_2/SBA-15和商用P25光催化甲基橙均符合准一级反应,速率常数分别为0.633 1 h~(-1)和0.350 6 h~(-1),TiO_2/SBA-15复合材料有效提高了光催化活性并维持良好的稳定性。在该光催化体系中,h+和·O_2是起主导作用的活性物种,·OH的影响较小。     

金属有机框架ZIF-8/聚二乙烯基苯纳米复合材料的合成及其吸附VOCs的性能

在常温常压下的甲醇溶液体系中,将COOH功能化的介孔材料聚二乙烯基苯(PDVB)与微孔材料金属有机框架(MOFs)ZIF-8进行复合,获得了一种新型的多孔纳米复合材料ZIF-8/PDVB,采用XRD、FTIR、SEM和氮气吸附-脱附等方法对ZIF-8/PDVB进行表征,并考察了其吸附甲苯、乙酸乙酯的性能.XRD谱图表明,所合成的ZIF-8以晶体形式存在;FTIR和XRD的结果表明,ZIF-8与PDVB的复合是通过Zn2+与PDVB上的COOH形成配位,未配位饱和的Zn~(2+)再与2-甲基咪唑进行配位,从而形成纳米复合材料ZIF-8/PDVB;SEM结果显示,ZIF-8晶体分散在PDVB的表面上;氮气吸附-脱附表征结果显示,ZIF-8/PDVB的比表面积达到1301 m~2·g~(-1),材料同时具有介孔与微孔结构.吸附性能评价结果表明,ZIF-8/PDVB对甲苯、乙酸乙酯均具有优良的吸附性能,ZIF-8/PDVB在吸附VOCs性能上显示出潜在的巨大优势.     

微米SiC/石墨烯复合物光催化降解罗丹明B

为发展低耗和环境友好的有机物降解技术,采用光催化还原制备微米级碳化硅(SiC)/石墨烯复合材料,XRD、FTIR、Raman光谱、XPS和SEM等手段表征其物相组成和形貌结构,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,研究了复合材料在可见光照射下的光催化活性和稳定性;通过活性物种捕获实验初步探讨了RhB的光催化降解机制.结果表明,SiC与石墨烯复合延长了光生电子和光生空穴的寿命,提高了材料的光催化活性与稳定性.当SiC/石墨烯配比为1∶0. 8时,光照60 min时RhB的降解率可以达到92. 7%,降解过程符合一级反应动力学方程.光催化降解RhB过程中,主要活性物种的贡献依次为:光生空穴(h~+)超氧阴离子自由基(·O_2~-)光生电子(e~-)羟基自由基(·OH).     

全氟辛酸光催化材料应用及降解机理研究进展

全氟辛酸（PFOA）是一种广泛存在于环境介质中的典型全氟化合物,具有高毒性、难降解等特点,严重威胁生态环境安全及人类遗传、免疫、神经和生殖健康,其环境危害和风险防控引起广泛关注。光催化技术具有反应条件温和、处理效率高、应用成本低且无二次污染等优势,在PFOA的降解处理方面具有广阔应用前景。为研发活性强、可见光吸收性能好、稳定性高的新型光催化材料,实现水中PFOA的高效降解,系统梳理了近20年来PFOA光催化降解材料制备的相关研究,对不同光催化降解材料的降解特性及存在问题进行全面分析;结合现有材料对PFOA的光催化降解,总结光催化降解材料的反应机理及活性增强机制,阐明PFOA的光催化降解路径。     

表面改性PVDF电纺纤维负载ZnS复合材料的制备与光催化特性

以常压介质阻挡放电-紫外辐射条件下制备的聚偏氟乙烯电纺纤维表面接枝丙烯酸(PVDF-g-AA)后的产物为载体,在水热条件下制备与纤维表面有化学键作用、均匀分布、直径0.5～2μm的ZnS/PVDF-K-AA纤维复合光催化材料.同时,以紫外灯为光源,甲基橙为目标降解物,研究了复合材料的光催化活性.结果表明,ZnS/PVDF-g-AA纤维复合材料的高催化比表面积和复合材料间存在吸附-迁移-光降解作用使其具有较高的光催化效率,重复8次光降解后其仍具有较好的催化活性.     

MOFs衍生CuO/ZnO催化剂的制备及其光催化性能的研究

利用Cu₃(BTC)₂为材料模板制备金属氧化物CuO,通过光沉积引入Zn2+煅烧合成双金属氧化物催化剂CuO/ZnO,研究了该催化剂在可见光条件下对罗丹明B的光催化降解性能,确定了罗丹明B在降解过程中的主要活性物种,并利用液相原位红外技术探究其降解机理。结果表明:MOFs衍生物CuO/ZnO催化剂具有优良的光催化降解能力,可见光响应150 min后,对10 mg/L罗丹明B的降解率最高达到67.56%以上,其中发挥主要作用的活性物种是超氧自由基·O₂-;经过5次循环实验后降解率仍在50%以上,证明该材料具有较好的可重复利用性。通过液相原位红外光谱检测,分析推断罗丹明B分子在降解过程中存在乙基、羧基和苯环芳香环结构的破坏以及氨基副产物的释放过程。该研究结果可为高效光催化体系的开发及污染物降解机理的研究提供参考。     

Ag-AgIO3改性BiOI光催化剂湿法脱除气态单质汞

采用沉积沉淀-光还原法制备了不同AgIO₃含量的BiOI光催化剂,利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和电子自旋共振对其物理化学结构进行表征,在光催化反应器上研究了AgIO₃负载量、光照、溶液温度、pH值、SO₂和NO对气态单质汞（Hg⁰）去除性能的影响.结果表明,与BiOI相比,Ag-AgIO₃改性后光催化剂的脱汞性能大幅提高.当AgIO₃负载量为4wt.%时,光催化剂的脱汞效率高达98%.与NO相比,SO₂对脱汞性能的抑制作用更大.由于Ag和AgIO₃在BiOI表面的高度分散性,Ag-AgIO₃（4%） BiOI的可见光吸收性能明显提高.荧光灯辐照与Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂协同会产生大量的活性物种.在Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂的高效脱汞体系中,超氧阴离子自由基（·O₂^-）为最主要的活性物质,而空穴（h⁺）和羟基自由基（·OH）次之.     

AgInS2/g-C3N4复合材料光催化降解邻二氯苯性能

以g-C₃N₄纳米片为模板,通过水热法原位合成高催化活性的AgInS₂/g-C₃N₄复合光催化材料,采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）,X射线光电子能谱（XPS）,荧光光谱（PL）和表面光电压（SPV）等表征手段对材料物理、化学性能进行表征,并以邻二氯苯（o-DCB）为目标污染物研究其光催化性能.结果表明：AgInS₂成功负载到g-C₃N₄纳米片上,其组成的复合材料拓宽了光吸收范围,提高了光生电子-空穴迁移效率且降低了复合率;在可见光照射8h后气相o-DCB的光催化降解效率达到62.7%,动力学参数分别是g-C₃N₄纳米片和AgInS₂的2.13倍和1.76倍.利用原位红外光谱技术和ESR技术推导其反应机理,发现降解过程中产生了超氧自由基活性氧物种,降解的最终产物是二氧化碳、水等.     

Ag-AgIO3改性BiOI光催化剂湿法脱除气态单质汞

采用沉积沉淀-光还原法制备了不同AgIO₃含量的BiOI光催化剂,利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和电子自旋共振对其物理化学结构进行表征,在光催化反应器上研究了AgIO₃负载量、光照、溶液温度、pH值、SO₂和NO对气态单质汞（Hg⁰）去除性能的影响.结果表明,与BiOI相比,Ag-AgIO₃改性后光催化剂的脱汞性能大幅提高.当AgIO₃负载量为4wt.%时,光催化剂的脱汞效率高达98%.与NO相比,SO₂对脱汞性能的抑制作用更大.由于Ag和AgIO₃在BiOI表面的高度分散性,Ag-AgIO₃（4%） BiOI的可见光吸收性能明显提高.荧光灯辐照与Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂协同会产生大量的活性物种.在Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂的高效脱汞体系中,超氧阴离子自由基（·O₂^-）为最主要的活性物质,而空穴（h⁺）和羟基自由基（·OH）次之.     

非均相光催化氧化研究进展

光催化氧化技术是一种新兴的高效节能现代水处理技术,本文从半导体光催化氧化的机制,各类污染物光催化降解的现状,光催化剂活性的研究现状,固定相光催化氧的进展,光催化氧化技术发展中存在问题等方面进行综述     

Ag/P-g-C3N4复合材料可见光催化降解双酚AF的机理研究

利用简单的热聚合及原位沉淀法制备了一系列不同质量比(1%～10%)的Ag/P-g-C_3N_4复合材料,采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS、FTIR、BET和XPS等表征手段对复合材料的形貌结构、光学特性和化学组成进行了表征.利用合成材料光催化降解双酚AF(BPAF),研究了溶液初始pH、溶解性有机质(DOM)对BPAF降解的影响,并对光催化降解机理进行了探讨.结果表明,在pH=7时,5%Ag/P-g-C_3N_4表现出最强的光催化性能,其在90 min内对BPAF的降解率达到100%.DOM在低浓度(0.5 mg·L~(-1))时促进了BPAF的光降解,而在高浓度时(2～10 mg·L~(-1))抑制了BPAF的光降解.活性基团捕获实验结果表明,在Ag/P-g-C_3N_4降解BPAF过程中,h~+和·OH起主要的作用,直接参与了BPAF的降解.相对于P-g-C_3N_4,Ag/P-g-C_3N_4光催化性能的增强主要是因为Ag的负载促进了e~-和h~+的分离,同时Ag单质的SPR效应提高了复合材料对可见光的吸收率,延长了光生载流子的寿命.