微波水热法制备ZnO-还原氧化石墨烯纳米复合材料及其光催化性能

通过快速沉淀-NaBH_4微波水热还原制备了ZnO-还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合物.采用X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光致发光(PL)等测试手段对复合光催化剂进行表征.结果表明,复合材料中的氧化锌为六方晶系纤锌矿结构,并均匀覆盖在RGO表面上,其直径大约为15—20 nm.ZnO-RGO复合材料的光催化性能明显优于氧化锌,为纯ZnO的2.5倍.光催化性能提高可能归因于RGO优良的电子传输能力加速了ZnO-RGO纳米材料光生载流子的分离效率.     

载钛活性炭纤维的制备及其对水中罗丹明B的光催化降解

通过溶胶凝胶法制备载钛活性炭纤维(TiO2-ACF)复合材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收(UV-Vis)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)对TiO2-ACF进行了表征,并研究了TiO2-ACF对水中罗丹明B的光催化性能.结果表明,煅烧温度为400—600℃时,负载在ACF上的TiO2为锐钛矿型,当煅烧温度上升到700℃时,TiO2开始出现金红石型,600℃时煅烧制备的TiO2-ACF对水中罗丹明B的降解效果最佳;TiO2-ACF对罗丹明B的吸附能力比ACF低;但是在紫外光条件下,60 min后TiO2-ACF对罗丹明B的降解率比ACF、TiO2对罗丹明B的降解率分别高8.6%和16.2%,TiO2-ACF表现出较高的光催化活性.     

Pt/BiVO_4光催化剂的制备及其光催化降解性能

采用微波法和光还原沉积法制备了一系列不同Pt含量的Pt/BiVO4光催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射(UV-vis)对样品进行表征,并以氙灯为光源,四环素为目标污染物,对该光催化剂在可见光(λ420 nm)下的光催化降解活性进行了评价.实验结果表明,当Pt含量为2wt%时,Pt/BiVO4光催化剂在可见光照射60min条件下对四环素的降解效率达到了87.5%,明显高于纯BiVO422.7%的降解效率.沉积适量的Pt,能显著抑制光生电子与空穴的复合,提高光催化活性.     

Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料的制备及可见光催化性能

以低温退火制得的TiO_2纳米管和三聚氰胺为原料,经过一步煅烧制备Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料.采用热重分析(TGA)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料的热稳定性、组成、结晶性、形貌、化学价态和光学性能等进行了表征.结果表明,将H_2Ti_3O_7预处理后再与三聚氰胺混合热处理,产物是Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料,而未经预处理的H_2Ti_3O_7与三聚氰胺混合后热处理得到的是Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米颗粒/g-C_3N_4复合材料.罗丹明B((RhB)水溶液为模拟废水,以300 W氙灯(λ420 nm)为光源,研究了所得产物的可见光催化降解性能.结果表明,与纯的TiO_2和g-C_3N_4相比,Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料具有最佳的光催化降解性能,光催化降解80 min时,对RhB的降解率达98.4%.这得益于Ti~(3+)及TiO_(2-x)纳米管与g-C_3N_4构筑的异质结提高了材料对可见光的响应性能,加快了光生电子的传输和分离,降低了电子和空穴的复合几率.     

磁性Fe_3O_4/改性焦炭的制备及其对罗丹明B的吸附性能

以焦炭为原料、KOH为活化剂制备改性焦炭,采用原位氧化沉淀法制备纳米Fe_3O_4负载于改性焦炭表面上,制备出磁性复合材料,利用N2等温吸附(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶交换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等对其进行了表征,并研究了其对罗丹明B的吸附性能,系统考察了吸附动力学、吸附等温线、pH、吸附剂投加量对吸附性能的影响.结果表明,改性焦炭微孔结构发达,利于Fe_3O_4分散负载其表面上.Fe_3O_4/改性焦炭具有良好的磁性能和吸附性能,在2 h内对罗丹明B达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级吸附动力学方程,等温吸附数据符合Langmuir模型,吸附是自发行为且为吸热反应.吸附剂在较宽的pH范围内有较高的吸附量,罗丹明B去除率可达98.32%.     

氧化石墨烯氧化程度对磷酸铋/石墨烯复合气凝胶光催化活性的影响

三维网络结构磷酸铋/石墨烯复合气凝胶(BiPO_4/GA)可用于有机污染物的吸附富集和原位光催化协同净化.本文采用SEM、FTIR、XRD和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)系统表征了氧化石墨烯(GO)及其氧化程度对BiPO_4/GA复合材料的形貌、结构、光吸收和光催化性能的影响.氧化程度较高的GO呈棕色,易与BiPO_4形成气凝胶,且BiPO_4纳米棒均匀分散在石墨烯层上.而氧化程度较低的GO颜色较深,合成的BiPO_4/GA复合材料难以保持气凝胶形状.高氧化程度BiPO_4/GA复合材料对苯酚和亚甲基蓝(MB)的降解率分别约为低氧化程度BiPO_4/GA的1.88倍和2.34倍.研究结果表明,通过提高复合材料制备原料GO的氧化程度,可以显著提高BiPO_4/GA气凝胶的光催化活性.光催化机理为BiPO_4/GA气凝胶表面吸附富集有机污染物,光生电子从BiPO_4转移到石墨烯层,并通过催化剂上产生的空穴及超氧自由基(·O_2~-)进行有机物的有效氧化降解.     

Fe3O4@SA/Ce微球的表征及对染料的吸附特性

以天然高分子化合物海藻酸钠(sodium alginate,SA)为骨架,结合磁性Fe₃O₄和稀土铈离子Ce(Ⅲ)通过溶液反应制备出一种新型的磁性海藻酸铈复合微球(Fe₃O₄@SA;Ce).采用X射线衍射(XRD)、孔结构比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及振动样品强磁计(VSM)对Fe₃O₄@SA;Ce的结构进行了表征,并以直接桃红12B(direct red 12B,DR 12B)和直接橙S(direct orange S,DO S)两种染料为吸附对象,探讨了Fe₃O₄@SA;Ce的吸附剂性能、吸附动力学和热力学.结果表明,Fe₃O₄@SA;Ce对室温下自然pH染料溶液中DR 12B和DO S均表现出良好的吸附效果,吸附量分别可达464 mg·g^-1和730 mg·g^-1.在不同温度下(298、313、328 K),Fe₃O₄@SA;Ce对DR 12B和DO S的吸附过程均可用拟二级吸附动力学方程准确描述.通过等温吸附研究,发现Fe₃O₄@SA;Ce对两种染料的等温吸附较好地符合Freundlich模型.各种表征结果表明,SA与Ce(Ⅲ)和Fe₃O₄交联反应后生成的Fe₃O₄@SA;Ce凝胶球表面有大量深浅不一的褶皱沟纹,形貌发生了显著变化.作为一种绿色环保、制备方法简单、可高效吸附的磁性高分子复合吸附剂,Fe₃O₄@SA;Ce对高浓度染料具有很好的吸附效果,期望能够在染料废水处理中得到广泛应用.     

甲壳素复合石墨相氮化碳的制备及光催化杀菌性能

本文采用水热法制备了甲壳素(Chitin)和石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合材料Chitin-CN,并采用XRD、SEM、XPS、光电流及阻抗分析等手段对其进行物化特性分析.与g-C_3N_4相比,Chitin-CN复合材料的光生电子-空穴对的分离效率较高,甲壳素(Chitin)含量为0.2 g的Chitin-CN材料在模拟太阳光照射下对大肠杆菌K-12表现出最佳的光催化杀菌效率,在2 h内可完全杀死6.5 lg cfu·mL~(-1)的大肠杆菌K-12.Chitin-CN的破碎结构暴露了更多的活性位点,甲壳素的加入提高了光生载流子的分离率,从而促进了复合材料光催化杀菌的性能.捕获实验表明超氧自由基(·O~-_2)和空穴(h~+)是Chitin-CN作用于大肠杆菌K-12的主要活性物种.     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的制备及性能

以无机物(TiCl4)为原料,把TiCl4溶于去离子水中水解制备出Ti4+溶液,通过"外凝胶"法制备出干凝胶前驱体,然后再用固相法制备出具有尖晶石结构的钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析显示,合成了物相单一且分散性较好的钛酸锂(Li4Ti5Oi2)粉末.较小的粒径和疏松的...     

TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用反相微乳法,制备了TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂,运用TG-DSC、XRD、SEM等分析方法对催化剂进行表征.在紫外光(λ=365 nm)照射下,以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)作为目标污染物,用P-25型TiO2作对照,研究了TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂光催化降解2,4-DCP的特性.结果表明,制备的TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂成带状纳米结构,其长度大于5μm,宽度约60 nm,厚度小于30 nm,结晶良好,分散性高,在紫外光照射下,50 min内对20 mg·L-1的2,4-DCP降解率达到了99.8%,表现出了比P-25型TiO2更高的光催化活性.     

g-C3N4/RGO的制备、光催化降解性能及其降解机理

尿素固相反应得到石墨相氮化碳(g-C₃N₄),石墨(G)被氧化制得氧化石墨(GO),GO被还原制得石墨烯(RGO),通过3种复合方法分别制得g-C₃N₄/RGO材料.通过对污染物亚甲基蓝、罗丹明B和甲基橙的降解,考察了g-C₃N₄与GO不同复合比9.7:1、9.3:1、9:1、8:1和6.7:1对光催化剂g-C₃N₄/RGO光催化性能的影响.同时考察了复合物对污染物的选择性降解.用X-射线衍射谱(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对催化剂的结构性质进行了表征.结果表明,g-C₃N₄与GO混合-水合肼还原-高温固相反应法制备的g-C₃N₄/RGO,时间最短,产量较高,对罗丹明B的降解效果最佳,说明该方法较好.另外,当g-C₃N₄与GO的质量比为9.7:1时,制备的g-C₃N₄/RGO降解效果最佳.还有,该复合材料对亚甲基蓝的降解效果最佳,罗丹明B次之,甲基橙最差.机理研究结果表明超氧自由基在光催化过程中起主导作用,羟基自由基起次要作用.     

多孔TiO2空心球降解挥发性有机物的性能

为实现挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的高效吸附-矿化,本研究以SiO_2为模板、十二胺为成孔剂制备了不同壁厚的多孔TiO_2空心球,并以相同壁厚的SiO_2@TiO_2实心核壳材料做对比研究空心结构的光学和反应特性.采用透射电镜、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、表面光电压谱等手段表征材料物化结构,以甲苯为VOCs的代表进行光催化降解实验.结果表明,多孔空心TiO_2的比表面积和吸附性能均优于实心TiO_2.同时,空心腔体显著提高了光吸收率和载流子分离效率.当壁厚为27 nm时空心材料对甲苯的降解速率和矿化效率分别达到了1.14 mg·m~(-3)·min~(-1)和81.3%,是相同壁厚条件下实心材料的2.15倍和2.31倍.     

FeVO4可见光光催化降解有毒有机污染物

采用液相沉淀法制备了FeVO4光催化剂,以X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)对其进行了表征.在可见光(λ≥420 nm)照射下,研究了FeVO4活化H2O2降解染料OrangeⅡ及无色小分子2,4-二氯苯酚(DCP)的光催化活性.同时优化了光催化剂FeVO4的制备条件、探讨了光催化降解OrangeⅡ体系中H2O2浓度、FeVO4用量及pH对其降解作用的影响.结果表明,在可见光照射下,H2O2浓度为1.50×10-3 mol.L-1,FeVO4量为0.17 g.L-1,pH值为6.4时,FeVO4对OrangeⅡ光催化降解活性最好,14 h后对OrangeⅡ的矿化率达到51.6%.在光催化反应条件下,12 h后对DCP的降解率达到64.3%,表明FeVO4具有可见光催化特性.运用ESR技术跟踪测定光催化降解过程中氧化物种的变化,发现FeVO4活化H2O2产生羟基自由基(.OH),表明FeVO4的光催化降解过程主要涉及.OH的氧化历程.     

Ag掺杂ZnO酪氨酸酶生物传感器检测邻苯二酚

邻苯二酚对环境和人体具有危害作用,本实验用静电纺丝法制备了银掺杂氧化锌复合材料（Ag-ZnO）,通过负载酪氨酸酶（Tyr）制备酪氨酸酶/银掺杂氧化锌/壳聚糖/玻碳生物电极（Tyr/Ag-ZnO/CS/GCE）.利用扫描电子显微镜、X射线能谱分析、X射线粉末衍射和N2吸附脱附法对材料形貌、元素组成及比表面积进行表征.利用循环伏安法（CV）和交流阻抗法（EIS）对Tyr/Ag-ZnO/CS/GCE电极的电化学性能进行测试,利用计时电流法（IT）研究该电极对邻苯二酚（CA）的检测能力.结果表明,加入少量Ag可明显减小ZnO的颗粒尺寸,提高了复合材料导电性,Tyr/Ag-ZnO/CS/GCE对邻苯二酚的线性检测范围为1.00—47.00μmol·L^-1,灵敏度56.35μA·(mmol·L^-1)-1,检测限0.91μmol·L^-1（S/N=3）,且电极具有良好的重复性和抗干扰性.     

核-壳结构N(x)-TiO_2@C的制备和表面TiO_2晶相调控及可见光催化降解孔雀石绿研究

以C球为核,钛酸四丁酯和四氯化钛为钛源,不同含量尿素为氮源,通过水热法将不同N掺杂量的TiO_2包裹在C球表面.通过控制焙烧条件,调控包在C球表面的TiO_2的晶型.X射线衍射(XRD)表明,随着焙烧温度的提高,可调控TiO_2的晶型由板钛矿/锐钛矿混晶到锐钛矿/金红石混晶最后得到单一金红石相TiO_2;X射线光电子能谱(XPS)表明,N掺杂进入了TiO_2的晶格内.可见光催化降解孔雀石绿研究表明,制备过程加入1 g尿素,煅烧温度为550℃的样品N(1)-TiO_2@C-550℃,其结构为锐钛矿/金红石混晶型,可见光催化效果最好,2 h催化效率达到75%,相比P25提高了11倍.对其可见光催化降解孔雀石绿过程中活性氧物种的捕获可知,·O-2和·OH参与了反应,其中·OH起在光催化过程中占主要作用.     

FeVO_4/BiVO_4光-Fenton复合催化剂的制备与催化性能

采用一步水热法制备了FeVO_4/BiVO_4光-Fenton复合催化剂,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射(UV-Vis)对样品进行了表征,并以氙灯为照射光源,亚甲基蓝为目标污染物,对该催化剂的催化活性进行了评价.结果表明,与纯FeVO_4和纯BiVO_4比较,FeVO_4/BiVO_4光吸收峰明显向可见光区扩展,光催化活性显著提高.同时作为类Fenton固相催化剂也显现出较高的催化活性,在氙灯照射和H2O2下,亚甲基蓝在p H 3—9范围内均可降解,在p H 3.0时,反应40 min降解率达到90%以上.     

ZnFe_2O_4/TiO_2复合材料的制备及其在模拟太阳光下光催化降解吲哚美辛的动力学和机理研究

本文制备了ZnFe_2O_4/TiO_2光催化剂,利用紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、电子透射显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对ZnFe_2O_4/TiO_2的形貌、结构和光谱特征进行表征.同时,研究了不同条件下复合材料对吲哚美辛(IDM)的光催化降解规律.结果表明,二氧化钛与铁酸锌能够很好地粘附在一起,使得吸收波长发生了红移,扩大了吸收光谱的范围.当ZnFe_2O_4和TiO_2的质量比为3%时,在模拟太阳光的条件下该光催化剂对IDM的降解效果最好,降解率达到95%.此外,IDM的光催化降解反应符合准一级动力学规律,在p H=5、催化剂投加量为0.2 g·L-1时,光催化剂的降解速率常数是纯TiO_2时的2.15倍.随着光催化剂投加量的增大,IDM的降解速率随之增加.p H=5时最有利于光催化剂对IDM的降解.经过5次循环实验后,催化剂对IDM的光催化降解率仍在92%以上,展现了该光催化剂的稳定性.猝灭实验揭示了光生空穴(h+)和超氧自由基在ZnFe_2O_4/TiO_2光催化体系中对IDM的降解贡献率最大,其中光生空穴(h+)的贡献率为78.2%.     

不同光波长对类石墨相氮化碳催化降解莫西沙星的机理探究

使用一种简单煅烧三聚氰胺的方法制备了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),研究了不同光波长对g-C_3N_4催化降解盐酸莫西沙星的影响.通过高分辨透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对材料的形貌、晶型、元素组成进行表征,证实了g-C_3N_4的成功合成.此外,通过XPS-价带谱和紫外可见漫反射(UV-DRS)图谱得到所合成g-C_3N_4的带隙(E_g=2.81 eV)和价带(E_(VB)=2.49 eV).通过不同光波长(包括365、385、420、450、485、520、595、630 nm及可见光)下g-C_3N_4对莫西沙星的降解速率来评估光催化性能.结果表明,g-C_3N_4的光催化活性依赖于辐照波长,也即速率常数(k_1)随光波长的增大而降低.活性氧(ROS)淬灭实验表明,超氧自由基(·O~-_2)在莫西沙星的光催化降解中起主导作用.     

基于水热法制备的TiO_2/MoS_2复合光催化剂及其光催化制氢活性

采用水热法制备出了TiO_2/MoS_2复合光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射光谱(DRS)、X射线光电子能谱分析(XPS)和光致发光光谱(PL)方法对TiO_2/MoS_2进行表征.研究了MoS_2负载量、复合催化剂TiO_2/MoS_2表面担载的贵金属种类(Pt、Pd、Ru)及其担载量、空穴牺牲剂种类对光催化反应制氢活性的影响,并考察了催化剂的稳定性.研究结果表明,硫化钼和二氧化钛复合能显著提高光催化产氢性能,硫化钼的最佳负载量为5 wt%,比产氢速率为776.99μmol·h~(-1)·g~(-1),其产氢活性是纯TiO_2的4.92倍,商业P25的3.67倍;复合催化剂TiO_2/5 wt%MoS_2表面担载的贵金属种类及其质量分数对产氢性能有一定的影响,其中0.5 wt%的Pd对产氢性能的影响最大,能明显提高复合催化剂的产氢性能,比产氢速率可提高至2599μmol·h~(-1)·g~(-1);该催化剂可利用不同有机物作为牺牲剂产氢,如甲醇、乙醇和乳酸,三者产氢量的次序为:甲醇乳酸乙醇;经过5次循环实验,复合催化剂Pd/(TiO_2/MoS_2)仍能保持90%的活性.另外,对复合催化剂光催化产氢机理也进行了分析.     

助剂Fe添加对柱状MnO_x/PG-AC催化剂低温选择性催化还原(SCR)性能影响

采用等体积浸渍法制备Mn Ox/PG-AC、Mn Ox-Fe Oy/PG-AC催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电能谱(XPS)及场发射扫描(FESEM)等表征手段分析了Fe的掺杂对催化剂低温脱硝活性的影响.分析表明,助剂Fe的加入促进活性组分锰氧化物具有更好的分散性,为催化剂提供了更多的催化活性位点,同时助剂Fe的掺杂明显调控了活性组分Mn4+/Mn3+的价态比.一定量Fe的掺杂显著提高了催化剂的低温选择性催化还原(SCR)性能.当Fe/Mn的物质的量之比为0.8时,Mn Ox-Fe Oy/PG-AC/300℃催化剂表现出最佳的低温SCR脱硝活性