光催化还原CO2的研究进展

介绍了多种将CO2转化为化工产品的光催化还原体系,包括TiO2体系、金属修饰的TiO2体系、有机光敏化剂修饰的TiO2体系和其他光敏半导体材料体系.评述了不同光催化体系的特点及其催化性能.讨论了光源波长、反应温度、CO2压力和浓度、H2O和CO2摩尔比等实验条件对反应产物种类及其产量的影响,指出催化剂的活性、光源波长和...     

纳米TiO2-石墨烯光催化剂的水热合成及其光催化性能

以钛酸四正丁酯和石墨为原料,通过水热法制备了锐钛矿型为主的纳米TiO2复合光催化剂（纳米TiO2-石墨烯）,并采用XRD,FTIR,FESEM,TEM技术对其进行了表征。通过紫外光照射降解溶液中的罗丹明B（RhB）研究了TiO2-石墨烯的光催化活性,分析了初始罗丹明B质量浓度、催化剂加入量、溶液pH和催化剂使用次数等影响降解效果的因素。实验结果表明：在初始RhB质量浓度为20 mg/L、溶液pH为7.10、催化剂加入量为1.000 g/L的条件下,紫外光照射30 min时,纳米TiO2-石墨烯对RhB的降解率高达98.69%,明显高于纳米TiO2的44.69%;纳米TiO2-石墨烯稳定性较强,可多次重复使用。     

尖晶石型铝酸盐光催化还原CO_2

采用有机物前驱法制备了3种尖晶石型铝酸盐催化剂(CoAl_2O_4,ZnAl_2O_4,CoAl_2O_4)。采用FTIR,XRD,UV-Vis DRS等技术对催化剂进行表征,并将催化剂应用于CO_2的光催化还原。表征结果显示:除CoAl_2O_4外,CoAl_2O_4和ZnAl_2O_4在煅烧时均直接形成尖晶石相;CoAl_2O_4,CoAl_2O_4,ZnAl_2O_4的平均粒径分别为25.21,21.35,23.26 nm,禁带宽度分别为1.77,1.45,3.82 eV。分别以煅烧温度为900℃、煅烧时间为4 h时制得的ZnAl_2O_4,CoAl_2O_4,CoAl_2O_4为催化剂,在催化剂加入量为1.5 g/L、CO_2流量为200 mL/min、反应温度为60℃的条件下光催化反应8 h,甲酸产生量分别为443.54,365.65,241.39μmol/g。     

TiO_2/SiO_2@γ-Fe_2O_3光催化剂的制备及其光催化性能

以共沉淀法制备的纳米Fe3O4为核,以正硅酸乙酯为硅源,通过溶胶-凝胶法制备了SiO2@Fe3O4壳-核结构纳米颗粒,再以钛酸四丁酯为钛源,通过溶胶-凝胶法、经焙烧制得TiO2/SiO2@γ-Fe2O3磁性纳米光催化剂。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、比表面分析仪、振动磁强计对光催化剂的结构进行了表征,以苯酚溶液为模拟废水对光催化剂的光催化性能进行了评价。实验结果表明:经500℃焙烧的光催化剂活性相为锐钛矿型TiO2;在苯酚溶液初始浓度为0.2mmol/L、苯酚溶液pH为7的条件下,COD去除率为70.9%。     

AgI-AgBr/硅藻土复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用一步法制备了AgBr/硅藻土、Ag-AgBr/硅藻土、AgI-AgBr/硅藻土3种复合光催化剂,采用SEM,XPS,UV-VisDRS,BET,XRD技术对复合材料进行了表征,并以其为光催化剂,在可见光下降解水中罗丹明B(RhB)。表征结果显示,AgI-AgBr/硅藻土具有最大的比表面积,且在可见光区的光吸收效率最高。实验结果表明:AgI-AgBr/硅藻土表现出最强的光催化活性,光反应40min时的RhB去除率即可达99.8%;该催化剂具有优异的稳定性,5次重复使用时的RhB去除率仍可达90%以上;AgI和AgBr形成异质结,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了AgI-AgBr/硅藻土的光催化活性;空穴是光催化降解RhB过程中起主要作用的活性物种。     

复合光催化材料Ag-AgCl/石墨烯的制备及性能

以原位化学沉淀;光还原法制备了Ag-AgCl/石墨烯复合光催化材料。以罗丹明B为模型降解物,研究了其可见光催化性能。实验结果表明：石墨烯的引入使Ag-AgCl/石墨烯催化剂催化活性提高;当初始罗丹明B质量浓度为5 mg/L时,可见光照射60 min后罗丹明B的降解率可达99%;降解率随初始罗丹明B质量浓度的增加而减小。Ag-AgCl/石墨烯具有很高的可见光催化活性和稳定性。     

络合-电沉积法制备TiO_2纳米管负载Ag光催化剂

采用柠檬酸钠作为络合剂,通过络合-电沉积法制备了TiO2纳米管负载Ag光催化剂(Ag/TiO2NTs),通过FE-SEM和XRD等手段对Ag/TiO2NTs进行了表征。以偶氮染料甲基橙(MO)为目标降解物,考察了不同制备条件对Ag/TiO2NTs光催化性能的影响。表征结果显示,柠檬酸钠可以有效调控Ag+的电化学还原过程,实现Ag纳米颗粒在TiO2纳米管表面的均匀负载。实验结果表明:以在n(柠檬酸钠)∶n(Ag NO3)=1、电流密度为0.4 m A/cm2、煅烧温度为500℃的条件下制得的Ag/TiO2NTs作为光催化剂(Ag负载量为1.97%(x)),处理初始质量浓度为20 mg/L、初始溶液p H为9的MO溶液,光催化反应120 min后MO去除率为86.53%;经过6次的重复使用,Ag/TiO2NTs催化剂光催化降解MO的去除率基本稳定在80%以上。     

ZnO/氧化石墨烯的制备及其对亚硝酸盐的光催化降解

利用沉淀法制备了ZnO光催化剂,并将其负载在氧化石墨烯上,制得ZnO/氧化石墨烯复合材料,研究了该复合材料对亚硝酸钠的光催化降解效果。采用XRD和SEM技术对光催化剂进行表征。考察了初始亚硝酸钠质量浓度、溶液pH、ZnO/氧化石墨烯加入量对亚硝酸钠降解效果的影响。表征结果显示：ZnO/氧化石墨烯晶体的晶型发育良好、结晶度高;新生成的混晶结构提高了催化剂的光催化活性。实验结果表明：在初始亚硝酸钠质量浓度246 mg/L、溶液pH 5、ZnO/氧化石墨烯加入量1.0 g/L的条件下,经过150 min的紫外光降解,亚硝酸钠的质量浓度降至70 mg/L,亚硝酸钠的降解率为71.38%;ZnO与氧化石墨烯的协同效应有效提高了光催化反应体系的效率,ZnO/氧化石墨烯对亚硝酸钠的降解能力远高于氧化石墨烯和ZnO。     

La3+-TiO2/斜发沸石光催化剂的制备及其对甲基橙的光催化性能

以钛酸丁酯、La2O3、斜发沸石为原料,采用溶胶-凝胶法制备了La^3＋ -TiO2/斜发沸石光催化剂。利用红外光谱、热重-示差扫描量热、X射线衍射、扫描电子显微镜等方法对所制备的光催化剂进行了表征。以甲基橙为目标物,太阳光为光源,对光催化剂的性能进行了评价。实验结果表明：w（La3＋）=0.5%的光催化剂经400℃热处理3h后对甲基橙的光催化效果最好,甲基橙的降解率达92%;反应温度越高,降解率越高,40℃下反应3h时的降解率达97%;溶液pH为5时,降解率达92%。     

La_2O_3-TiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了La2O3-Ti O2光催化剂;运用XRD,UV-Vis DRS,BET技术对光催化剂进行了表征;并以太阳光为光源,研究了不同制备条件及光反应条件下La2O3-Ti O2对罗丹明B的降解效果。实验结果表明:最佳制备条件为镧掺杂量(硝酸镧与钛酸丁酯的质量比)0.9%、焙烧温度500℃、焙烧时间2 h;该条件下制备的光催化剂为中孔结构(平均孔径3.867 nm),禁带宽度小(2.07 e V),Ti O2为锐钛矿相;在光催化剂投加量为2 g/L、溶液p H为3的最佳光反应条件下反应4 h,La2O3-Ti O2对罗丹明B的降解率达99.7%,远高于N-Ti O2的42.0%;重复使用5次的La2O3-Ti O2光催化剂仍对罗丹明B保持较高的降解率(98.5%)。     

TiO2-Cu2O/蒙脱土复合光催化剂的制备与性能

以钠基蒙脱土（MMT）为载体,先采用溶胶-凝胶法将纳米TiO₂引入到MMT层间,再采用化学沉积法将纳米Cu₂O负载在TiO₂/MMT上,制备出TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂。采用XRD、SEM、紫外-可见漫反射技术对催化剂进行了表征。以甲基橙为目标污染物,考察了催化剂的光催化性能。表征结果显示：TiO₂与Cu₂O均匀分布在MMT的表面与片层孔隙中;TiO₂-Cu₂O/MMT结合了TiO₂和Cu₂O的特性,拓宽了催化剂的光吸收范围。实验结果表明,在光源为可见光、初始甲基橙质量浓度为20 mg/L、光催化剂加入量为2 g/L的条件下,TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂对甲基橙的光催化降解效果明显优于单一负载的Cu₂O/MMT和TiO₂/MMT,大幅提高了催化剂的光催化效率,反应300 min时TiO₂-Cu₂O/MMT对甲基橙溶液的脱色率达到93%。     

TiO_2纳米管阵列的改性及其光电催化性能的研究进展

阐述了目前国内外对TiO2纳米管阵列改性的方法,分析了各种改性方法存在的优点和缺陷。系统归纳了TiO2纳米管阵列光电催化性能的影响因素,包括TiO2纳米管阵列的形貌、晶型结构、外加偏电压、光源与辐照度、溶液p H、待降解物质量浓度、TiO2纳米管阵列电极面积等。指出了目前存在的问题及今后的研究方向。     

负载型纳米TiO2光催化剂的制备及其光催化活性

采用悬浮聚合法制备粉煤灰-聚苯乙烯微珠载体,通过矿化接枝技术将水热法制备的纳米TiO2负载在粉煤灰-聚苯乙烯微珠载体上,制成负载型纳米TiO2光催化剂。用x射线衍射仪、扫描电子显微镜对负载型纳米TiO2光催化剂进行了表征;通过光催化降解甲醛实验评价了负载型纳米TiO2光催化剂的活性。实验结果表明,纳米TiO2在载体上分散良好,平均粒径为36．4nm;该催化剂活性较高,明显优于粉体纳米TiO2光催化剂,重复使用10次左右,该催化剂的活性无明显下降。     

TiO2-PTFE光催化膜的制备及性能

以聚四氟乙烯（PTFE）乳液和纳米TiO2粉末为原料,采用无水乙醇为溶剂,经辊压后与不锈钢网结合,制备了多孔固定化TiO2-PTFE光催化膜。膜性能研究结果表明,m（TiO2）：m（PTFE）=4时,光催化反应处理质量浓度为20mg／L的苯甲酸溶液,2h内TOC去除率高达81．3％。通过扫描电子显微镜观察,TiO2-PTFE光催化膜表面平整,且孔隙分布均匀。TiO2最佳负载量为15mg／cm2。在优化反应条件下同悬浮态TiO2光催化反应体系相比,TiO2-PTFE光催化膜对光源有更高的利用率,表现出更佳的催化活性。     

N掺杂TiO_2光催化剂的制备及其H_2O_2改性的研究

以钛酸四丁酯为前驱物,采用水解沉淀法制备了N掺杂TiO_2光催化剂和H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂.实验表明,H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂的最佳制备条件为:氨水(质量分数28%)加入量20 mL,焙烧温度500 ℃,H_2O_2(质量分数30%)加入量2.0 mL.日光下,N掺杂TiO_2光催化剂及H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂在反应90 min时的活性红紫去除率达99%,它们对活性红紫的去除率远高于P_(25)TiO_2光催化剂.H_2O_2改性的N掺杂TiO_2光催化剂中N质量分数比改性前明显提高,制备的两种催化剂中不仅含有N元素,同时还含有C和H元素.