山东大学
硕士学位论文
磁载光催化剂（TiO<,2>/SiO<,2>/Fe<,3>O<,4>）的制备及其光
催化性能
姓名：刘子全
申请学位级别：硕士
专业：材料学
指导教师：朱波
20070331
年月纳米光催化剂研究现状与展望 马成乡 太原学院山西太原030032 摘要：随着水污染环境问题的日益严重，纳米光催化剂的研究也逐渐的开展起来。本文在分析影响纳米光催化剂性能因素的基础上，探讨了纳米光催化剂的研究现状，并对该材料的发展进行了相关探讨。 关键词：纳米光催化剂；影响因素；研究现状 随着我们国家经济的不断发展，生态环境的污染呈现出不断恶化的趋势，各种环境污染事件开始被社会媒体广泛的暴露出来。在种类比较多的环境污染物中，有机物的比例占到了50%以上。其中天然有机物对环境水体的污染比较小，大多数人工有机物对水体环境的污染程度较大。光催化技术与其他治理环境污染的技术相比，并不需要进行二次净化处理，而且这种纳米光催化剂可以循环使用。 一、影响纳米光催化剂的因素研究 影响纳米光催化剂的性能的因素主要体现在以下几个方面：1.催化剂的晶体结构：通常用作光催化剂的TiO 2具有两种晶体结构，分别为锐钦矿型和金红石型。有的研究结构表明，如果在锐钦矿型的晶体上进行金红石型晶体的生产，能够有效的促进锐钦矿型晶体多污染物的吸收。2.纳米催化剂粒径的影响：催化剂粒径的大小对其催化性能具有着比较重要的影响。很多研究结果表明，随着催化剂粒径的降低，光谱能够响应的范围也就越来越广。尤其当光催化剂离子达到纳米级别时，将会具有更高的氧化还原能力。但是随着纳米粒径的进一步减小，光的载流子在表面符合的概率会进一步增加，也就意味着光催化剂性能的下降。3.比表面积的影响：在反应物质比较充足的情况下，表面积越大，催化剂的活性也就越高；另外催化剂表面的活性中心是并不稳定的。 在反应体系与催化剂的反应条件方面主要影响因素表现在以下几个方面：1.反应的温度：一般来说温度对于光子的表面迁移和吸附以及解吸并不会产生比较明显的影响，所以在某种程度上问对对光催化反应的影响比较小。光催化剂在光的作用下进行各类有机物的催化反应过程时，反应速率与温度比较符合阿伦尼乌斯方程的描述。2.溶液PH 值得影响：溶液的PH 值对半导体的能带分布和表面的性质具有较高的影响。徐成杰等人在研究TiO2在降解有机物的过程中发现，当溶液的PH 值为7时，其降解的效率达到最低。3.光强度的影响：当环境中光的强度较低时，降解速率与光照强度程线性关系；中等光照强度，两者呈现平方根线性关系；当进一步增加光照强度时，催化速率的增加并不明显。 二、纳米光催化的掺杂改性以及复合半导体纳米催化剂的研究 当前纳米的光催化性能研究主要集中在TiO 2的光催化剂掺杂改性研究。在很多学者的研究之中，为了进一步减少自由电子与空穴相互复合的概率，可以在二氧化钛中掺杂少量的稀土离子。非金属离子的掺杂可以使得辐射光谱的范围进一步增强，进而可以提高可见光的利用效率。最近十年以来，双组份甚至是多组分掺杂已经成为纳米光催化剂TiO 2改性研究的热点。美国华盛顿大学的S AKATania 等学者采用溶胶凝胶法制备了La-N-TiO 2光催化剂，ES R 实验研究表明，这种经过掺杂改性的催化剂在500-678nm 光源的照耀下，对于乙醛的降解具有优异的效果。 最近几年以来半导体复合光催化剂的研究引起了学者的广泛注意。从本质上来说，半导体复合就是指一种物质粒子对另外一种物质粒子的修饰。目前的研究结果表明复合半导体比单一半导体具有更好的光催化效果。Tang 等人制备了CaIn 2O 4复合半导体，在亚甲基蓝120min 的脱色实验内，其脱色率可以达到96%。T ony 等人研制除了Fe 2O 3-S nO 2、CuO-SnO 2等类型的复合纳米半导体光催化剂。 三、展望 纳米光催化剂对当前环境问题的解决提供了比较合理的方案，但是目前环境中的光催化剂研究还停留在实验室阶段，并没有得到广泛的应用。目前影响纳米光催化性能的因素主要包括了催化剂的晶体结构、比表面积、反应温度、PH 值等因素；其次对纳米光催化的掺杂改性以及复合半导体纳米催化剂的研究现状进行了一定的分析，指出在以后的污水处理方面，应该设计比较简单的工艺组合反应来处理废水中的污染物，使得纳米光催化剂能够真正的从实验室走向社会。 参考文献： [1]GuoX.,Yang J.,Deng Y.et.al Hydrothermal synthesis and photoluminescence of hierarchic al lead tungstate superstructures re f f ects of reaction temperature and surf actanats[J].European Journalof Inorganic Chemistry,2013,2010(11):1736-1742. [2]SeguraPA,Frane oisM,Ga gnonC,etal.Reviewof theoeeurreneeo f anti-inf eetivesin contaminatedwastew atersandnatUr alanddrinkingw a ters[J].EnvironHealthpersP,2012,117(5):675-684. 管理创新 2014129
关于《第十届“挑战杯”湖南省大学生课外科技学术作品竞赛 校内选拔赛》获奖情况的通知 各分团委： 第十届“挑战杯”湖南省大学生课外科技学术作品竞赛校内选拔赛于2013年3月12日在云塘校区隆重举行。在各级党政的关怀下，在各学院的精心组织和广大同学的参与下，第十届“挑战杯”湖南省大学生课外科技学术作品竞赛校内选拔赛取得了圆满成功。 本届竞赛共收到73件作品。其中，科技发明制作类作品48件，哲学社会科学类社会调查和学术论文类作品9件，自然科学类学术论文16件。经过产品项目书的评审和现场问辩，评选出一等奖20项，二等奖25项，三等奖28项。其中排名前15名的一等奖作品入围第十届“挑战杯“湖南省大学生课外科技学术作品竞赛。 共青团长沙理工大学委员会 二〇一三年三月十四日 附件一：第十届“挑战杯”湖南省大学生课外科技学术作品竞赛校内选拔赛获奖情况一览表 附件二：第十届“挑战杯”湖南省大学生课外科技学术作品竞赛校内选拔赛入围作品一览表
附件一 第十届“挑战杯”湖南省大学生课外科技学术作品竞赛校 内选拔赛获奖情况一览表 项 目 名 称 项目负责人 学院名称所获奖项 从个人所得税的角度看“仇富心理”的成因及治理对策 赵 鑫 经管学院 一等奖 关于湖南省湘阴县新农村文化建设现状及建议 尚阳阳 文法学院 一等奖 家用水循环水处理器研究 张 川 水利学院 一等奖 基于系统动力学的长株潭城市群水资源供需系统仿真及优化 决策研究 将丁玲 土建学院 一等奖 石墨烯钨酸铋-氧化铋异质结可见光催化材料 曹时义 物电学院 一等奖 智能配电网故障自愈系统 柳芊芊 电气学院一等奖基于聚类理论的配电网接地故障选线装置 黄 跃 电气学院一等奖浇注式沥青混凝土桥面铺装路用性能研究 高哲明 交通学院一等奖适时驱动轮式电动汽车 邹鸿翔 汽机学院一等奖基于气流负压技术新型多功能智能窗 朱绪平 城南学院一等奖岩土体风化力学特性测试仪 凡子义 土建学院一等奖桥梁防船撞预警系统 陈 竹 汽机学院一等奖违规排污口侦测机器鱼 谭富民 电气学院 一等奖 电磁轨道式移动机器人 沈春阳 电气学院 一等奖 光伏发电式柔性调压型市政照明节电装置 梁利民 电气学院 一等奖 智能变电站容性设备远程在线监测系统研究 王 沾 电气学院 一等奖 处理废水中有机物的新型催化剂及其装置研究 吴 彪 化学学院 一等奖 、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
密级★保密期限：（涉密论文须标注） Z S T U Zhejiang Sci-Tech University 硕士学位论文 Master’s Thesis 中文论文题目: p-n型Cu2O/TiO2异质结纳米材料的结构及其光催化性能研究 英文论文题目：Structure and photocatalytic performance of p-n heterojunction Cu2O/TiO2 nanomaterals 学科专业：应用化学 作者姓名：周冬妹 指导教师：王惠钢 完成日期：2015年1月
浙江理工大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：年月日
目录 中文摘要 ..................................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................................... II 第一章前言. (1) 1.1背景 (1) 1.2文献综述 1.2.1纳米TiO2概述 (1) 1.2.2纳米Cu2O概述 (2) 1.2.3 p-n异质结用于光催化的基本原理 (2) 1.2.4p-n型Cu2O/TiO2异质结纳米材料光催化反应的研究进展 (4) 1.3本课题的选题思路及研究内容 (6) 参考文献 (7) 第二章还原法制备的Cu2O/TiO2异质结纳米颗粒及其光催化性能 (11) 2.1引言 (11) 2.2实验 (11) 2.2.1主要试剂和仪器 (11) 2.2.2实验方法和步骤 (12) 2.3实验结果与讨论 (13) 2.3.1Cu2O/TiO2颗粒的表征 (13) 2.3.1.1XRD表征 (13) 2.3.1.2XPS表征 (14) 2.3.1.3SEM与TEM表征 (15) 2.3.1.4PL表征 (17) 2.3.1.5DRS表征 (18) 2.3.2光催化性能实验 (19) 2.3.2.1光催化降解装置 (19) 2.3.2.2对亚甲基蓝的光催化降解性能 (19) 2.3.3Cu2O/TiO2复合材料中Cu2O颗粒的粒径调控 (20) 本章小结 (23)
BiFeO3磁性光催化剂的制备及性能研究* 钟起权,庞靖云,王金颖,黄妙良,林建明,吴季怀 (华侨大学材料物理化学研究所,福建省高等学校功能材料重点实验室,福建泉州362021) 摘 要: 以硝酸铁、硝酸铋为原料,采用柠檬酸 硝酸盐燃烧法制备了可见光响应的BiFeO3磁性光催化材料,利用XRD、SEM、PPMS等分析技术对催化剂进行了表征,通过对染料的降解实验检测其光催化活性。结果表明,用柠檬酸 硝酸盐燃烧法制备的BiFeO3在常温下的最大磁化强度约为0.4~0.6Am2/kg,500 条件下制备的光催化剂在300W高压汞灯紫外光照射下,对曙红B和甲基橙的脱色率分别达到91.8%和83.2%,催化活性良好,而且在可见光下具有一定的光催化活性,10h对曙红B的脱色率达到70.1%。 关键词: 光催化;磁性材料;可见光响应;BiFeO3 中图分类号: TN383文献标识码:A 文章编号:1001 9731(2009)01 0033 04 1 引 言 近30年来,纳米TiO2光催化剂因其无毒、催化活性高、稳定性好等优点[1~3],在环境污染治理等领域具有广阔的应用前景而深受人们的青睐。然而难于回收分离以及只对紫外光响应制约了它的应用和发展,开发新型可见光催化剂以及有效地提高催化剂的回收处理成为当今光催化材料研究的主要方向。 Zou等[4~6]通过高温固相反应合成的InM O4(M =V5+、Nb5+、T a5+)催化剂对可见光具有较好的响应,能在可见光下实现纯水的分解。Bessekhouad 等[7]制备的AM n2O4(A=Cu、Zn)催化剂,在可见光下表现出较高的光催化活性且具有较高的光稳定性,尹周澜等[8]通过高温固相反应制备的K4NbO17催化剂在紫外光下具有较好的产氢活性,此外铋系光催化剂由于对可见光具有一定的响应而受到研究者的关注,如Bi2O3[9]、BiTa1-x Nb x O4(0x1)[10]、Bi2M NbO7[11]、BiWO6[12]、BiFeO3[13]、BiN bO4[14]等。其中BiFeO3作为多铁性材料而倍受的人们关注[15,16],能带为2.18~ 2.5eV[13,17],对可见光有较高吸收,Liu等[13]报道了BiFeO3在紫外光和可见光下均有催化活性,Luo和Magg ard认为由于BiFeO3的掺杂,使得SrT iO3可以在可见光下降解水[18],而且BiFeO3具有磁性便于回收,是一种具有较好应用前景的光催化剂。 本文采用柠檬酸 硝酸盐燃烧法制备BiFeO3粉体材料,以偶氮染料甲基橙为目标降解物,在紫外光和可见光下进行光催化性能测试,研究结果对开发廉价、高效、对可见光响应的磁性光催化剂有一定的实际意义。 2 实 验 2.1 仪器 GGU 300W高压汞灯(主要波长为365nm,上海亚明灯泡厂)作为紫外光源,250W照明金属卤化物灯(常州市武进金陵灯具厂)作为可见光光源;磁力搅拌器(RCT basic,德国IKA公司);LDZ4 0.8A型离心机(北京医用离心机厂);SXL型程控箱式电炉(上海精宏试验设备有限公司)。紫外 可见 近红外分光光度计(Shimadzu UV 3100型,日本Shimadzu公司),扫描电镜(H ITACH I,S3500 N),X射线衍射仪(德国BRUKER公司,D8 ADVANCE,CuK ,40kV,40m A, =0.15406nm);物理性能测试仪(PPMS,美国Quan tum Desig n公司)。 2.2 试剂 实验所用原料包括:硝酸铋[Bi(NO3)3!5H2O]、硝酸铁[Fe(NO3)3!9H2O]、柠檬酸(C6H8O7! H2O)、聚乙二醇20,000[H(OCH2CH2)n OH]、乙二醇甲醚(C3H8O2)、氨水(NH3!H2O)、甲基橙(C14H14 ON3SNa)、碱性品红(C20H20N3Cl+C19H18N3Cl),曙红B(C20H6N2O9Br2N a2),均为分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司生产。 2.3 BiFeO3制备 BiFeO3采用柠檬酸 硝酸盐燃烧法制备[12],称取一定量的硝酸铋和硝酸铁(摩尔比为1?1),溶解在乙二醇甲醚中,用氨水调节pH至5左右,然后加入柠檬酸(与硝酸盐的摩尔比为2?1)作为螯合剂,待溶解完全,再加入一定量的聚乙二醇2万作为分散剂;溶液变成澄清溶胶时,在80 干燥,使之成干凝胶,然后磨成细粉,并在400、500、600 焙烧2h,可制得实验所需的BiFeO3样品。 2.4 光催化实验 光催化实验在自制的由石英玻璃制得的双层光催化反应器中进行。在夹层中通流动水来冷却反应器,使反应器的温度保持室温。100m l染料水溶液和0.3g *基金项目:国家自然科学基金资助项目(50082003,50372022);国务院侨务办公室科研基金资助项目(07QZR06);福建省自然科学基金资助项目(E0640003) 收到初稿日期:2008 06 30收到修改稿日期:2008 09 10通讯作者:黄妙良 作者简介:钟起权 (1986-),男,江西瑞金人,在读硕士,师承黄妙良教授,从事光催化材料的研究。
先超声后水热 催化剂材料包括硝酸铋(Bi (NO3)3·5H2 O,AR)、钨酸钠(Na2WO4·2H2O,AR)、乙醇、盐酸、氢氧化钠.制备方法:分别称取一定量的Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O固体,溶解于去离子水中,将其置于超声波发生器中均化. 将处理后的白色沉淀移入到反应罐里,置入不锈钢反应釜中,密封后放入烘箱中于不同的温度反应24h. 水热反应24h后,冷却到室温,得到淡黄色沉淀;将沉淀过滤后放入烘箱中80℃恒温干燥,烘干、研细,得到催化剂. 样品制备 本实验采用水热法制备钨酸铋纳米材料,所用原料为Bi(NO3)3 ·5H2O、Na2WO4 ·2H2O和十六烷基三甲基溴化胺(CTAB),均为分析纯。实验步骤如下:称取2. 419g的Na2WO4 ·2H2O和4. 851g的Bi(NO3)3·5H2O溶于100mL去离子水中,用硝酸和氢氧化钠调节溶液的pH值,然后加入一定量的CTAB(分别为0、 0. 02、0. 04、0. 06、0. 08mol/L),搅拌30min后将溶液移入聚四氟乙烯反应 罐(填充度约75%),置入不锈钢反应釜中,密封后放入烘箱中于180℃反应24h,然后自然冷却到室温,得到淡黄色沉淀。用水和乙醇洗涤数次,于80℃恒温干燥得到样品。 样品制备; 将0.035mol/L 的硝酸铋(分析纯，国药集团化学试剂有限公司产) 及0.0175mol/L的钨酸钠(分析纯，国药集团化学试剂有限公司产)分别溶于30mL 去离子水中，然后将钨酸钠溶液缓慢加入到硝酸铋溶液中，将混合液持续搅拌30min 以确保所有的反应试剂都均匀分散，此时硝酸铋及钨酸钠的最终浓度分别为0.07mol/L和0.035mol/L。用浓HNO3(分析纯，北京化工厂)和NaOH( 分析纯，天津市红岩化学试剂厂)调节溶液的pH值分别为1.2，1.5，2.5，3.5，4.2，7.2，9.5及11.0 。加入 17g/L 的PVP ，溶解完全后将混合液加入到聚四氟乙烯反应釜中，填充度为70% ，密封反应釜，将其放入微波水热反应仪中在200℃保温60min，冷却至室温后取出反应釜中的黄色沉淀物，用去离子水和无水乙醇洗涤，室温下干燥 用水热化学反应的方法合成BiOBr粉体 称取0.002molBi(NO3)3 ·5H2O溶于少量醋酸中,称取0.002molCTAB溶于50ml 去离子水中,两者在室温下混合搅拌15min,将溶液置于衬有聚四氟乙烯高压釜中(容积50mL),密封后放在烘箱中分别在80、120、160℃下保温2、6、16、24h 后取出。自然冷却到室温,倒出溶液,将分离的沉淀物用蒸馏水和无水乙醇洗涤至中性,除去杂质如CTAB, NO3- 等,最后60℃干燥8h 利用水热法通过调节溶液pH值和表面活性剂CTAB浓度制备了不同结构与形貌的钨酸铋纳米材料,用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)等测试方法对产物进行了结构与形貌的表征,并研究了不同结构与形貌的钨酸铋样品对甲基橙的可见光催化降解性能。结果表明,在低pH值时样品为Bi2WO6相纳米片,随着pH值的增加,样品中出现了Bi3.84W0.16O6.24相八面体纳米颗粒,高pH值时,样品则为纯Bi3.84W0.16O6.24相八面体颗粒。随着表面活性剂浓度的增加,Bi2WO6纳米片有自组装的趋势,最终形成花瓣状结构。光催化甲基橙实验结果表明不同形貌的钨酸铋样品对甲基橙有不同的催化降解活性,片状Bi2WO6相纳米片高于Bi3.84W0.16O6.24相八面体颗粒。
可磁分离光催化剂的磁载材料的研究进展 刘子全1,2,高 原1,张尚洲1,李海红1,任 帅2,朱 波2 (1.烟台大学环境与材料工程学院,山东烟台264005;2.山东大学材料学院) 摘 要:可磁分离光催化剂是一类具有磁响应特性的光催化剂。它不仅具有较高的光催化活性,而且在外加磁场作用下,容易分离回收。在参考近年来国内外光催化领域文献资料的基础上,概述了可磁分离光催化剂的命名和研究范围、磁载光催化剂的内部结构等内容。重点是根据磁载光催化剂的核壳之间是否包覆结合层,分别从直接包覆和非直接包覆两个方面,综述了近年来可磁分离光催化剂的磁载材料的研究进展状况,同时提出了目前磁载光催化剂研究的热点和发展趋势。 关键词:磁分离;二氧化钛;光催化剂;包覆 中图分类号:TQ426 文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2008)05-0009-04 Research progress on m agnetic m aterials of m agnetically separable photocat alyst L i u Ziquan1,2,G ao Yuan1,Zhang Shangzhou1,L iH aihong1,Ren Shuai2,Zhu Bo2 (1.School of Env i ron m ental and M aterial Engineer ing,Yantai University,Yantai264005,Ch i na; 2.School of M aterial S cience and Eng ineering,Shandong Universit y) Abstract:M agneticall y separab l e pho t o ca talyst is a new pho t o ca talyst,wh ich has m agneti c response cha racte ristic.T h i s composite photocata l y st not only has hi gh pho t o ca talytic activ it y,bu t a lso can be separa ted and recovered easily unde r the ex trins i c m agnetic fi e l d.Based on t he find i ngs reported i n the present literat u res,t h is paper i ntroduced t he na m i ng and re search i ng scope o fm agneticall y separable pho tocata l ysts and the i nner structure of m agne ti c pho t o ca talyst e tc.M ean wh ile, accordi ng to the comb i n i ng modes o f centra l core and outside she ll l ayers,this paper focused on rev i ew ing t he research pro g ress on m agnetic m ate rials o fm agne ti ca lly separable photocata l yst i n recent years from t wo aspects,.i e.direct coati ng and un-d irect coati ng.F i na lly,the present research ho tspo t and deve l op m en t trend o fm agnetic photocata l y sts w ere put for w ard. K ey word s:m agnetic separation;T i O 2 ;photocata l yst;co ati ng 根据光催化剂在废水处理体系中所处的状态,可将其分为悬浮态和固定态两种形式。可磁分离的复合光催化剂既保持了悬浮体系较高的光催化效率,处理污水后又可在外加磁场的作用下方便地分离回收循环使用。可磁分离的光催化剂,目前的称谓尚不统一。有的叫磁性光催化剂,有的称为磁载光催化剂,也有称磁分离光催化剂或光催化剂[1-3]等。总的来说,目前研究制备的这类光催化剂本质上大都具有负载型催化剂的特点但又具有磁性,可进行方便的磁分离操作。磁性和负载型是其主要特征。笔者暂且称其为磁载光催化剂。磁载光催化剂是核壳结构,即磁载体做内核,而具有光催化作用的活性组分做外壳。根据磁载光催化剂的核壳之间是否包覆结合层,它又可分为直接包覆的磁载光催化剂和非直接包覆磁载光催化剂两种。直接包覆是指在磁载体上直接包覆具有光催化作用的活性组分。而非直接包覆则是指在磁载体上首先包覆了结合层,光催化活性组分则是包覆在了结合层之上,形成了多层结构。磁载光催化剂的研究主要是两方面:选择合适的可磁分离的载体材料;光催化活性组分的研究(包括制备工艺、表征方法、催化性能、光催化效率、吸收光谱的拓展等)。另外,随着研究工作的深入,光催化活性组分与载体材料的协同工作的研究也必将引起人们的注意。其实非直接包覆中的结合层的研究就属于协同工作研究的范畴。笔者主要针对磁载材料的研究进展进行了综述。 1 可磁分离T i O2光催化剂的磁载材料的研 究进展 1.1 直接包覆的磁载光催化剂 磁载材料是可磁分离的复合光催化剂能否成功 9 第40卷第5期2008年5月 无机盐工业 I N ORGAN I C C H E M I C ALS I N DUSTRY
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910377005.9 (22)申请日 2019.05.07 (71)申请人 重庆工商大学 地址 400067 重庆市南岸区学府大道19号 (72)发明人 董帆 孙明禄 陈鹏 雷奔 李佳芮 冉茂希 (74)专利代理机构 北京弘权知识产权代理事务 所(普通合伙) 11363 代理人 逯长明 许伟群 (51)Int.Cl. B01J 23/31(2006.01) B01D 53/86(2006.01) B01D 53/56(2006.01) B01D 53/94(2006.01) (54)发明名称一种含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂及其制备方法，通过氧化石墨烯的加入，在光催化剂中引入了碳原子，进而在光催化剂的价带与导带间同时形成了杂质能级和缺陷中间能级，改变了光生电子的激发传输路径，促进了光生电荷的迁移转化，进而抑制了光生电子-空穴对的复合。同时也扩宽了可见光响应的范围，提高了可见光的利用率，最终使制备的含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂提高了对NO 的去除率。此外，本发明实施例示出的制备方法所制备出的含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化 剂的原料新颖。权利要求书1页 说明书8页 附图10页CN 110180532 A 2019.08.30 C N 110180532 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110180532 A 1.一种含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤： S101：将乙酸加入到水热釜中，得到乙酸溶液； S102：将五水硝酸铋和二水钨酸钠搅拌加入到所述乙酸溶液中，得到含有五水硝酸铋和二水钨酸钠的乙酸溶液； S103：将氧化石墨烯加入到含有五水硝酸铋和二水钨酸钠的乙酸溶液中，在室温下进行磁力搅拌后，将水热釜转移到烘箱中，烘箱对水热釜进行加热，反应完成后冷却至室温，静置沉淀得到第一沉淀物； S104：将所述第一沉淀物转移至离心管，进行离心洗涤，得到第二沉淀物； S105：将第二沉淀物在烘箱中进行干燥，得到氧化石墨烯介导的含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂。 2.如权利要求1所述的含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂制备方法，其特征在于，所述五水硝酸铋与所述二水钨酸钠的摩尔比为2:1。 3.如权利要求1所述的含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂制备方法，其特征在于，所述离心洗涤用的溶液为去离子水和乙醇，所述离心洗涤包括分别先后用去离子水、乙醇各洗涤两次。 4.如权利要求1所述的含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的质量分数为2wt％-10wt％。 5.如权利要求1所述的含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂制备方法，其特征在于，所述乙酸溶液的体积分数为20％。 6.如权利要求1所述的含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂制备方法，其特征在于，所述烘箱对水热釜进行加热的温度为160℃，反应时间为24小时。 7.一种含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂，其特征在于，所述含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂由权利要求1-6任意一项所述的制备方法制备而成； 所述含有氧缺陷的碳掺杂钨酸铋光催化剂在可见光照射的条件下对NO的去除率为25％-40％。 2
三维微纳结构异质结可见光催化剂的制备及催化性能研究 随着社会和经济的发展,抗生素广泛应用在人类医疗、畜牧业和水产养殖等方面,大量的抗生素通过排泄物和废水的方式排放到自然水体中,对环境造成了严重的污染,残留在自然水体中的抗生素随着食物链进入到人体中,损害人们的健康。因此,寻找高效、绿色环保的去除抗生素的方法是非常迫切和必要的。 光/光电催化技术是一种潜力巨大的新兴降解技术,具有快速、高效和绿色环保等特点。本文设计和制备了三维牡丹花状CoO@β -Bi2O3 Z型异质结材料,三维空心球 V2O5@Ni3V2O8异质结材料,三维块状 CoFe2O4@ZnFe2O4异质结材料,用于四环素类抗生素的光/光电催化降解研究。 本文的主要研究内容如下:（1）成功制备三维分级牡丹花状Co O@β -Bi2O3 Z型半导体异质结。三维分级的花状形貌有利于入射光在材料表面和内部经过多次反射和散射而被吸收,提高催化剂对可见光的吸收能力,独特的花状形貌具有大的比表面积,暴露丰富的活性位点,有利于提高催化剂的催化性能。 Z型p-n结的形成,不仅可以有效抑制光生电子-空穴对的复合,还可以保留半导体材料突出的氧化能力。在可见光照射下,通过四环素（TC）、金霉素（CTC）、土霉素（OTC）的光催化降解实验对Co O@β-Bi2O3的光催化性能进行研究。 实验结果证明在120 min内,TC、CTC、OTC的降解效率分别达到86%、84.6%
基于g-C_3N_4传统Ⅱ型异质结和Z型异质结复合光催化剂的构 建及其性能研究 光催化技术可以有效地将有机污染物降解转化为CO2、 H2O等无机小分子,已成为染料废水处理领域最有前景的绿色技术 之一。本文开展了基于石墨相氮化碳（g-C3N4）复合光催化剂的制备、表征测试及其光催化降解罗丹明B（RhB）的研究工作,旨在解决g-C3N4光催化活性低、光生电子-空穴易复合和太阳能利用率低的问题。 （1）利用溶剂热法和高温煅烧法分别制备了中空微球状CdS和块体 g-C3N4,然后通过煅烧法成功制得了传统Ⅱ型 CdS/g-C3N4异质结光催化剂,并对其晶相结构、表面形态、微观形貌、光电化学特性等进行了系统地研究。并通过 CdS/g-C3N4光催化降解RhB研究其光催化活性和稳定性。 实验结果表明CdS/g-C3N4复合光催化剂具有良好 的光催化活性,当CdS掺杂比为0.25 wt%时,CdS/g-C3N4复合光催化剂具有最佳的光催化活性,其20 min光催化降解RhB速率常数 (Kobs)约为单体g-C3N4的2.1倍。同时4次循环实验后,RhB的降解率依然能达到95%,这表明 CdS/g-C3N4复合光催化剂具有良好的光催化稳定性。 此外,CdS/g-C3N4异质结光催化剂的构建可以有效 解决CdS光腐蚀的问题。基于以上表征测试和活性物种捕获实验结果,我们从光
新材料论文 论文题目：纳米光触媒材料的应用和发展
1、摘要 进入21世纪环境保护问题成了人们关注的热点。如何解决经济增长与保证环境无污染的社会问题，已迫在眉睫。是时，环保材料的研发和发展已成为世界各国的重要课题。 2、纳米光触媒材料定义 光触媒是以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称。这种材料在紫外线的照射下可产生游离电子及空穴，因而具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，具有极强的防污、杀菌和除臭功能。 3、纳米光触媒材料的发展历史和原理简介 光触媒就是在光参与下发生反应的催化剂。1972年，A.Fujishima 和K.Honda在n一型半导体TiO2电极上发现了水的光电催化分解作用，以此为契机，开始了多相光触媒研究的新纪元，最近以来，由于光触媒在净化气相和水中有机污染物方面的卓越表现，已成为光触媒应用的一个非常重要的领域。 二氧化钛作为一种光触媒，在光作用下能产生具有超强氧化能力的空穴/电子对，能把有机物彻底氧化为CO2和H2O，从而彻底消除污染，由于细菌和病毒也都为有机微生物，故也能将之彻底杀灭。
而本公司纳米光触媒由于其粒子在小于10nm左右，具极大的反应表面积及量子效应，氧化能力更加强大。 人们还发现，二氧化钛光触媒纳米涂层在光的作用下具超级亲水性，接触角接近为零，从而又赋予了光触媒涂层的亲水防污功能，使被涂面始终保持崭新状态，而不受污染。 光触媒就是在光的照射下(自然光,灯光),会产生类似与光合作用的光催化反应,产生出氧化能力极强的氢氧自由基和活性氧,具有很强的氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和病毒的蛋白质,把有机污染物分解成二氧化碳和水,因而光触媒具有极强的杀菌,除臭,防霉,防污自洁等功能。氧化钛光触媒薄膜通常采用钛盐溶于乙醇溶液或溶于有机溶剂之中。用惰性气体为载体的高压喷射法，喷在经热处理后的玻璃、墙面、建材、灯罩及其他基质上形成大面积的均匀薄膜。该薄膜在阳光及紫外光的照射下产生的触媒效果。光触媒可应用于环境的净化。将氧化钛与敏化剂喷在墙壁涂料表面或喷在窗框玻璃上形成膜层，利用太阳光或室内照明光源，具有强氧化能力的氧化钛不仅可使室内污浊的空气物质分解、净化空气，尤其对医院、宾馆、候车室等空气流动性差的场所能有效杀死大肠杆菌和流感病菌。不只可以处理恶臭，而且从地板、建材、防虫剂、灭壁虫剂、福尔马林等散发出的溶剂造成的住宅综合症状群。甚至防止医院内的病毒感染、以及具有光触媒性能的照明器具、光触媒人工观叶植物、人造花、窗纸等，皆出现在市面上。连窗帘、百叶窗、壁纸、隔门、厨余用的除臭处理装
钨酸铋及其复合材料的制备和对有机染料光降解性能研究 随着人类社会的快速发展,工业化进程的不断加快,产生的生活垃圾和工业废水也越来越多,如未经处理直接排放,会对生态环境造成严重的破坏,影响人们的生活质量。因此,对污水的治理一直是国内外学者研究的热门课题之一。 光催化技术作为一个处理环境污染和解决能源短缺的有效手段,因其经济高效、绿色环保的优点,而广泛应用于污水处理中。因此,寻求并开发合适的光催化剂便成为了焦点。 近年来,铋系半导体因其独特的结构和优良的性能一直活跃在该领域。其中,钨酸铋（Bi2WO6）因其具有带隙窄、成本低、稳定性高等特点被广泛研究。 然而,Bi2WO6也和大部分半导体光催化剂一样,在单独使用时量子效率低,而且对太阳能利用率也低,大大限制了其在降解废水中有机物方面的应用。本论文采取形貌调控和构建异质结两种方法对 Bi2WO6进行优化、改性,并对合成的样品进行各项表征,探究其在可见光照射下对有机染料的光降解性能,主要工作内容和成果如下。 1.采用水热法选用四种不同的溶剂成功制备了四种 Bi2WO6,扫描电镜（SEM）结果显示,四种 Bi2WO6的形貌各不相同。由此可见,通过改变溶剂,可以控制Bi2WO6的形貌,从而得到具有光催化活性高的 Bi2WO6。 同时,对制得的Bi2WO6分别进行X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-vis DRS）、光致发光
MOF/半导体异质结的构建及其光催化性能研究金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs),也表示为多孔配位聚合物(PCP),是一类由金属离子/团簇和有机配体通过配位键自组装组成周期性的、网络结构的、多孔性的固态晶体材料。这类材料由于其高孔隙率、规则和可 调的孔结构以及高比表面积等特殊的物理化学性质,已引起人们对其在选择性气体吸附分离,储氢,化学传感,多相催化,和药物输送等方面广泛的关注。 MOFs的次级结构单元是金属氧簇结构,能表现出类似半导体的行为,因此近年来其在光催化领域中引起了广大科研人员的广泛关注。其在光生电子空穴的的有效分离上具有独特的优势,但存在带隙较宽等缺陷。 因此,本论文在MOFs片和W18O49纳米线的合成基础上,设计构建了2种MOFs/半导体异质结及其复合材料,用于光催化研究。具体研究内容如下:1)在Cd-MOF纳米片合成的基础上,采用原位硫化的方法,温和条件下,制备了 CdS/Cd-MOF二元异质结构复合材料,并应用于光催化制氢。 实验结果表明,由于独特的异质结构和高效的电荷分离效率以及传输特 性,CdS/Cd-MOF纳米片在没有额外的Pt助催化剂负载的情况下,在可见光照射(λ>420nm)下,产氢速率高达4927μmol-1g-1,是纯CdS纳米粒子的25倍。同时,具有出色的稳定性和可再循环性。 反应20h后,其产氢速率没有显著下降。这种原位构建二元片状光催化剂的 方法,为设计合成先进的2D复合催化材料开辟了新的途径。 2)首先通过溶剂热法成功制备了具有高纵横比的W18049纳米线,再通过表面活性剂修饰的方法,将溶剂热法合成的W18049纳米线表面用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行改性,在纳米线表面均匀生长尺寸约为20nm的金属有机框架
第45卷第1期2017年1月 硅酸盐学报Vol. 45，No. 1 January，2017 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.doczj.com/doc/0b4453764.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2017.01.13 Bi2WO6/WO3/C异质结型复合光催化剂的制备及其性能 刘成，杨占旭 (辽宁石油化工大学化学化工与环境学部，辽宁抚顺 113001) 摘要：乙二胺插层H2WO4并经高温碳化后，水热条件下与Bi2WO6复合，制备了Bi2WO6/WO3/C异质结光催化剂。采用X 射线粉末衍射仪、紫外–可见漫反射光谱)，扫描电子显微镜对样品进行表征。以罗丹明B为目标降解物，考察了光催化剂的催化性能。结果表明：Bi2WO6/WO3/C异质结光催化剂性能明显优于纯Bi2WO6和WO3/C。这是由于异质结的存在，抑制了光生电子与空穴的复合；此外，光催化剂低的导带电势，也有利于光催化活性的提高。 关键词：钨酸铋；异质结；罗丹明B；光催化 中图分类号：O644 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2017)01–0090–06 网络出版时间：网络出版地址： Preparation and Performance of Bi2WO6/WO3/C Heterojunction Photocatalysts LIU Cheng, YANG Zhanxu (College of Chemistry, Chemical and Environment Engineering, Liaoning Shihua University, Fushun, Liaoning 113001, China) Abstract: After intercalated by ethylenediamine, H2WO4 was mixed with Bi2WO6 under hydrothermal conditions to prepare Bi2WO6/WO3/C heterojunction photocatalysts. The Bi2WO6/WO3/C heterojunction photocatalyst samples as-synthesized were characterized by X–ray powder diffraction, ultraviolet–visual diffuse reflectance spectroscopy and scanning electron microscopy, respectively. The photocatalytic activity of the Bi2WO6/WO3/C heterojunction photocatalysts was investigated with Rhodamine B as a target degradation material. The results show that the photocatalytic activity of Bi2WO6/WO3/C heterojunction photocatalysts is superior to that of pure Bi2WO6 or WO3/C. The formation of heterojunction in Bi2WO6/WO3/C can suppress the recombination of the photogenerated electron–hole pairs, which results in an increase of photocatalytic activity. In addition, the lower conduction–band edge of Bi2WO6/WO3/C heterojunction photocatalysts also plays a constructive role in the enhanced photocatalytic efficiency. Keywords: bismuth tungstunate; heterojunction; Rhodamine B; photocatalytic 半导体光催化剂由于在能源及环境方面的巨大应用前景而受到广泛关注[1–2]。许多有机污染物在光催化剂存在下，利用太阳光和空气可直接分解为CO2和H2O[3–6]。在半导体光催化剂中，三氧化钨(WO3)因其禁带宽度较窄(2.5~2.8 eV)、能响应可见光等特点而倍受人们青睐[7–9]。然而，WO3半导体存在电子传输能力较弱、导带位置低以及光生电子与空穴的再复合等缺点，限制了其广泛应用[10–12]。鉴于此，研究者采用了多种方法对其进行改性。目前，采用不同半导体进行复合成为一种有效的改性方法[13–17]。在不同半导体复合体系中，钨酸铋(Bi2WO6)禁带宽度约为2.7 eV，能与WO3很好的匹配，形成n–n异质结，具有优异的光催化性能[16,17]。此外，碳材料优良的导电性能，能有效地迁移光生电子，可进一步提高复合光催化剂的光催化活性。Dai等[18]利用水热法将Bi2MoO6包覆在碳纳米管表面，显著降低了光生电子与空穴的复合几率，光降解甲基蓝效率明显高于纯Bi2MoO6。Li等[19]采用水 收稿日期：2016–03–30。修订日期：2016–06–20。 基金项目：国家自然科学基金项目(21401093);辽宁省高等学校优秀科技人才支持计划(LR2015036)资助项目。 第一作者：刘成(1988–)，男，硕士研究生。 通信作者：杨占旭(1982–)，男，博士，副教授Received date:2016–03–30. Revised date: 2016–06–20. First author: LIU Cheng (1988–), male, Master candidate. E–mail: chengl1027@https://www.doczj.com/doc/0b4453764.html, Correspondent author: YANG Zhanxu(1982–), male, Ph.D., Associate Professor E–mail: zhanxuy@https://www.doczj.com/doc/0b4453764.html,