Graphitic carbon nitride-based photocatalysts in the applications of environmental catalysis

Semiconductor photocatalytic technology has shown great prospects in converting solar energy into chemical energy to mitigate energy crisis and solve environmental pollution problems. The key issue is the development of high-efficiency photocatalysts. Various strategies in the state-of-the-art advancements, such as heterostructure construction, heteroatom doping, metal/single atom loading, and defect engineering, have been presented for the graphitic carbon nitride (g-C₃N₄)-based nanocomposite catalysts to design their surface chemical environments and internal electronic structures to make them more suitable for different photocatalytic applications. In this review, nanoarchitecture design, synthesis methods, photochemical properties, potential photocatalytic applications, and related reaction mechanisms of the modified high-efficiency carbon nitride-based photocatalysts were briefly summarized. The superior photocatalytic performance was identified to be associated with the enhanced visible-light response, fast photoinduced electron-hole separation, efficient charge migration, and increased unsaturated active sites. Moreover, the further advance of the visible-light harvesting and solar-to-energy conversions are proposed.     

室内污染物甲醛的光催化去除实验

为了分析流速、湿度、温度对室内污染物甲醛的光催化氧化影响,在搭建光催化氧化分析动态实验台的基础上,利用浸渍准膜法制得TiO2光催化剂薄膜,并进行甲醛的光催化去除实验。结果表明,随着流速的增加,污染物的光催化氧化逐步由传质控制过程过渡到光催化氧化控制过程,湿度对甲醛的光催化氧化存在一最佳范围,温度对甲醛的光催化氧化无明显影响。     

电气石球负载纳米二氧化钛光催化剂的制备及其对水中邻苯二甲酸酯的降解作用

以电气石微球为载体,采用溶胶–凝胶法制备电气石负载纳米二氧化钛(TiO_2)光催化材料。用X射线衍射分析、扫描电镜对微球负载TiO_2光催化剂的晶型结构和形貌进行了表征。以6种邻苯二甲酸酯为降解对象,考察了热处理温度、辐射强度对TiO_2光催化活性的影响。发现TiO_2以纳米颗粒的形式牢固负载在电气石微球表面;以天然电气石微球为载体所制得的TiO_2光催化剂对于6种邻苯二甲酸酯具有较好的光催化降解效果。     

纳米TiO2光催化剂负载技术研究

纳米TiO2光催化剂在废水处理、空气净化等环保领域具有诱人的应用前景,将其负载于一定的载体上,并设计出高效的光反应器是其实用化的关键之一.本文对纳米TiO2光催化剂负载所用载体、固定方法及其效果、相关光催化化学反应器作了综合评述.     

TiO2陶瓷光催化剂制备与催化活性

利用溶胶凝胶的方法制备具有不同比表面和孔大小的氧化钛陶瓷 ,形成高活性氧化钛的最佳合成路线为 :H⁺/Ti 0.1～1 ,胶体溶液在敞口烧杯中于 85～ 95℃下加热 12h,在室温和一定湿度下形成半透明的干胶 ,500℃下煅烧干胶 5h.以甲基橙为模型化合物 ,通过它在高压汞灯下的脱色评价氧化钛催化剂的光效率 . 20mg/L的甲基橙经光照的氧化钛 2h的催化 ,脱色率达到 55.6% .最佳催化剂的活性随着反应时间趋于平衡 .     

Fe/TiO2/ACF三元复合光催化材料联合脉冲放电降解甲基橙

采用溶胶-凝胶法制备了Fe/TiO₂/ACF三元复合光催化材料,将其投入到脉冲放电水处理反应器中降解甲基橙,考察该材料的光催化性能,以及它与脉冲放电的联合降解过程中操作因素的影响. 结果表明,Fe/TiO₂/ACF三元复合光催化材料与脉冲放电产生协同作用,大大提高了对甲基橙的去除率. 甲基橙的去除率与掺铁量〔以摩尔分数计〕、煅烧温度、溶液电导率和pH有关. 当掺铁量为0.07%,煅烧温度为900 ℃时,降解效果最佳;当溶液pH为6,电导率为300 μS/cm时,对Fe/TiO₂/ACF与脉冲放电的联合降解效果有利.      

Cu2O-Ag-AgBr/MA可见光催化剂的制备及其降解2-氯苯酚的研究

通过沉积-沉淀法将Cu2O、Ag-AgBr负载在介孔γ-Al2O3(MA)上制备了等离子体诱导可见光催化剂Cu2O-Ag-AgBr/MA.研究了其在可见光照(λ>420 nm)下的催化性能.通过XRD、XPS和UV-vis吸收光谱的去卷积分析表明,表面银以Ag+和Ag0形式共存.结果表明,Cu2O-Ag-AgBr/MA对难降解有机物2-氯苯酚(2-CP)显示出很高的可见光催化去除效率.同时Cu2O的掺入,显著抑制了降解过程中Ag+的溶出.自由基捕获剂的影响实验表明,h+、O·-2和·OH是反应中最重要的活性物种.     

氮化碳增强Ag/AgI/γ-Al2O3的可见光催化性能及其机理

通过热聚合的方法使氮化碳(CN)与Ag/AgI/γ-Al_2O_3发生耦合作用,制备出CN-Ag/AgI/γ-Al_2O_3可见光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等方法对合成的样品进行了表征,并通过可见光下甲基橙(MO)的降解实验探究了CN对Ag/AgI/γ-Al_2O_3光催化活性及稳定性的影响.结果表明,CN的掺杂改变了Ag纳米颗粒的形状与粒径,且Ag、AgI与CN之间形成强相互作用.与Ag/AgI/γ-Al_2O_3相比较,在可见光波长分别为λ420、450和510 nm时,CN-Ag/AgI/γ-Al_2O_3对MO具有更高的催化降解效率,光反应30 min后,MO的去除率分别为97%、97%和93%.同时,CN的加入显著地增加了Ag/AgI/γ-Al_2O_3的稳定性,抑制了反应过程中Ag~+的释放量,而且反应前后CN-Ag/AgI/γ-Al_2O_3样品的结构没有明显的变化.其活性和稳定性提高的主要原因是CN加速了电子由MO传递至Ag纳米颗粒的过程,同时Ag颗粒等离子体共振(plasmon)效应的增强也有利于MO的催化降解.不同自由基捕获剂的影响实验表明,O_2~(·-)和h~+是反应体系的主要活性物种.     

Mn-Fe氧体/SiO_2/TiO_2磁载光催化剂的制备及性能

以化学共沉淀法制备Mn-Fe氧体,正硅酸乙酯为前躯体对其进行多次包覆SiO2,得到致密SiO2保护层的Mn-Fe氧体软磁性载体。采用溶胶-凝胶法在软磁性载体上负载TiO2光催化剂,得到Mn-Fe氧体/SiO2/TiO2纳米磁载性复合光催化剂。用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)进行了表征;以甲醛为模拟污染物,评价了其光催化活性;以磁性回收装置测定了其回收率。结果表明,对TiO2进行晶化热处理时,磁载体中金属离子在TiO2有所渗透,且随着TiO2负载次数的增多,金属离子在TiO2中的含量逐渐降低,TiO2粒径逐渐增大;复合催化剂的比饱和磁化强度减小,矫顽力增大,其磁回收效率逐渐降低,光催化活性逐渐增强。当TiO2负载次数为10次时,该磁载催化剂的催化活性是纯TiO2的1.053倍,回收率为70.52%。该光催化剂既具有较高的光催化活性又具有高的回收性能。     

磁性微球负载光催化剂的吸附特性研究

在TiO2/SiO2/Fe3O4物化特性的研究中,通过测定方法的改进首次获得光照反应阶段TiO2/SiO2/Fe3O4吸附量与溶液残余量间的定量关系(以苯酚为例,结果表明:在光照及无光照条件下TiO2/SiO2/Fe3O4遵循不同的吸附规律,以后者取代前者存在明显缺陷;揭示了凝聚现象是导致TiO2/SiO2/Fe3O4光活性降低的主要原因。