紫外光谱 催化剂
紫外光谱催化剂介绍如下：
催化剂是一种在化学反应中发挥重要作用的物质，它可以降低化学反应的活化能，提高反应速率，改善反应选择性等多重作用。而紫外光催化是一种利用紫外光照射下催化剂进行反应的化学方法。在紫外光催化反应中，催化剂是关键因素之一。下面，就紫外光催化反应中常用的催化剂进行介绍。
1.二氧化钛催化剂：二氧化钛是紫外光催化剂中最常用的一种。它对于紫外光具有良
好的吸收能力，激发电子产生活性物种。二氧化钛催化剂常用于苯和环己烷光催化氧化反应，同时也可应用于水净化、空气净化等领域。
2.二氧化硅催化剂：二氧化硅催化剂是另一种常见的紫外光催化剂。它具有高比表面
积和可控的孔结构，可以大幅提高催化反应的效率。同时，它也是一种良好的催化剂稳定性和生物相容性催化剂。
3.纳米金催化剂：纳米金催化剂具有优异的化学和物理性质，表面具有金属性质以及
特殊的几何形态，并可以在紫外光照射下，产生紫外光金属表面等离子体共振现象，从而具有极高的活性。它可应用于氧化反应、光解水等。
4.二氧化氮催化剂：二氧化氮催化剂可以在室温下进行紫外光催化异构化反应，特别
是对于含有碳碳双键的有机化合物具有更好的效果。催化剂可以通过对二氧化氮催化剂中的孔结构以及表面性质进行改变，来提高催化反应效率和性能。
以上介绍的是几种常用于紫外光催化反应中的催化剂。它们在不同的反应领域，有着不同的应用。随着科技的不断进步，新的催化剂也在不断涌现。相信在未来的发展中，随着催化剂的不断发展和应用，紫外光催化反应将会在更多领域发挥更大的作用。
Ni–TiO2光催化还原CO2和水制备甲烷
Ni–TiO2光催化还原CO2和水制备甲烷 摘要：光催化是一种最潜在的方法来减少二氧化碳转化为有用的化合物。在这个工作中,为了提高照片的二氧化碳减少,镍离子被嵌入二氧化钛作为光催化剂。XRD 和TEM结果显示与纳米二氧化钛锐钛矿结构。表面的特点用BET和电动电势测量。经紫外可见和PL的光化学属性。二氧化碳减排测试液体反应器和GC对产品进行了分析。Ni-TiO2(0.1摩尔%)相比其他催化剂有最高收益率的甲烷。 简介 在过去的几十年中,快速推动了全球能源需求不断增长的世界人口。如今,能源基础设施几乎依赖于化石燃料。使用化石燃料产生的温室气体如二氧化碳(CO2),这是全球变暖的主要原因[1,2]。为了解决这个问题,许多研究人员正努力开发替代能源和利用二氧化碳。有三种途径:利用二氧化碳CO2转化为燃料,利用二氧化碳作为化工原料,以及非转换使用的二氧化碳。在各种方法中,光催化还原二氧化碳与水成烃燃料和有用的化学物质是值得注意的方式来生产能源与缓解全球气温降低二氧化碳浓度[3 - 5]。 Inoue at al [6]报道,HCOOH一氧化碳,CH3OH,甲烷是主要的产品在CO2和H2O的光致还原作用。 在一般情况下,运输过程中电子和空穴在光催化反应中可以通过几个步骤来解释:光吸收,运输光生电子和空穴在光催化剂表面,反应的电子和空穴,电子和空穴的复合光催化剂表面和反应物的传质[7]。 在各种半导体如氧化钛(二氧化钛)[8],氧化钨电致)[9],氧化锌(氧化锌)[10]、磷化镓(GaP)[11],硫化镉(cd)[12],和碳化硅(SiC)[13],重点是二氧化钛。二氧化钛研究在过去几年中由于其众多的优点包括良好的光敏,电荷转移潜力,低成本、无腐蚀性,生物稳定、无毒[14]。然而,二氧化钛的效率很低,因为宽的带隙(3.20 eV),立即重组光生电子空穴对[15-16]。为了提高二氧化钛的光催化效率,许多表面改性方法已被研究人员进行。的一个重要表面改性方法沉积[17-19]或与小说等金属掺杂[20]Ag /二氧化钛,Pt /二氧化钛,Rh /二氧化钛和Pd /二氧化钛。小说虽然二氧化钛掺杂金属有优良的光敏,也有一些缺点如高成本。 众所周知,镍比贵金属便宜,除了它是高度活跃在热催化甲烷化反应[21]。此外,其他过渡金属镍(镍)修改被广泛报道,因为它有前途的光学特性[22-24]。电子空穴复合是有效地抑制镍相比,其他金属[25]。Devi et al.[26]报道,二氧化钛矩阵内的掺杂剂可以作为一个电子陷阱,如果它的能量水平是低于导带。Ni2+有3d8的原子价电子配置。当掺杂物离子陷
催化剂分析手段
催化剂分析手段 1.电感藕合等离子光谱（ICP） 微量元素含量的测定 2.氮物理吸附 测定比表面和孔径分布的方法 3.X-射线粉末衍射(XRD) 将待分析物质的衍射花样与之对照，从而确定物质的组成相，就成为物相定性分析的基本方法 4.透射电子显微镜(TEM) 用于观察超微结构，即小于0.2微米、光学显微镜下无法看清的结构，又称“亚显微结构”。 5.扫描电子显微镜(SEM) 扫描电子显微镜可以清楚地反映和记录这些微观特征，是观察分析样品微观结构方便、易行的有效方法，样品无需制备，只需直接放入样品室内即可放大观察；同时扫描电子显微镜可以实现试样从低倍到高倍的定位分析，在样品室中的试样不仅可以沿三维空间移动，还能够根据观察需要进行空间转动，以利于使用者对感兴趣的部位进行连续、系统的观察分析。扫描电子显微镜拍出的图像真实、清晰，并富有立体感 6.X-射线光电子能谱(XPS) ( 1 )元素定性分析 各种元素都有它的特征的电子结合能，因此在能谱图中就出现特征谱线，可以根据这些谱线在能谱图中的位置来鉴定周期表中除H 和He 以外的所有元素。通过对样品进行全扫描，在一次测定中就可以检出全部或大部分元素。 ( 2 )元素定量分折 X 射线光电子能谱定量分析的依据是光电子谱线的强度(光电子蜂的面积)反映了原于的含量或相对浓度。在实际分析中，采用与标准样品相比较的方法来对元素进行定量分析，其分析精度达1 ％～2 ％。 ( 3 )固体表面分析 固体表面是指最外层的1 ～10 个原子层，其厚度大概是(0.1~1) n nm 。人们早已认识到在固体表面存在有一个与团体内部的组成和性质不同的相。表面研究包括分析表面的
光催化材料的性能与机理研究
光催化材料的性能与机理研究 光催化材料是一类具有特殊光敏性能的材料，通常通过利用光线激发电子的跃 迁来促进化学反应的进行。这种特殊的性能使得光催化材料在环境净化、能源转化、有机合成等领域具有广阔的应用前景。然而，要深入研究光催化材料的性能与机理，需要综合运用物理、化学等多个学科的知识。 首先，光催化材料的性能主要包括吸收光谱范围、光催化活性以及稳定性等方面。在吸收光谱范围方面，光催化材料通常需要具备较宽的吸收光谱范围，以便能够吸收更多的可见光和紫外光，并将其转化为化学能。为了实现这一点，研究人员一方面通过掺杂和复合等手段，改善光催化材料的吸收特性；另一方面，利用光量子效应提高光吸收能力，以增加材料的光催化活性。 其次，光催化材料的光催化活性是评价材料性能的关键指标之一。光催化活性 主要取决于材料的光生电荷分离效率、光生载流子的迁移能力以及反应活性位点的数量等因素。为了提高光生电荷分离效率，研究人员通常会通过调控光催化材料的结构和界面等因素，降低电荷复合的概率。此外，通过引入共价键、增加表面活性位点等方法，也可以提高光催化反应的速率。在提高光催化活性方面，光催化剂的修饰技术也发挥了重要作用。通过调控催化剂的大小、形貌、晶相以及控制其表面活性位点的暴露程度，可以实现对光催化反应的精确控制。 另外，光催化材料的稳定性对于实际应用也非常重要。光催化材料在长时间的 光照条件下，需要保持其催化活性和结构稳定性，以确保反应持续进行。因此，研究人员通常会采用方法来提高光催化材料的稳定性。例如，合成具有特殊结构的光催化材料，如纳米结构的催化材料，可以提高其稳定性和活性；引入稳定性高的基底材料，也可以增强光催化材料的耐久性。 对于光催化材料的机理研究，需要考虑光激发的过程以及与它相关的光生电荷 分离与传输等因素。在光激发的过程中，光催化材料吸收光能，激发电子从价带跃迁至导带。接着，光生载流子的分离与传输是光催化反应的关键步骤之一。通过优
有机分子光催化剂弊端
有机分子光催化剂弊端 有机分子光催化剂是一种在光照条件下能够催化有机反应的化合物。它们通常由含有特定功能基团的有机分子组成，能够吸收可见光或紫外光，并转化为化学能。有机分子光催化剂在有机合成、环境修复和能源转化等领域具有广泛的应用前景。然而，与其诸多优点相比，有机分子光催化剂也存在一些不可忽视的弊端。 有机分子光催化剂的光吸收能力有限。由于其分子结构的限制，有机分子光催化剂只能吸收特定波长的光，不能充分利用整个可见光谱或紫外光谱的能量。这限制了它们在可见光催化反应中的应用范围，使得有机分子光催化剂的催化效率相对较低。 有机分子光催化剂的稳定性较差。由于其分子结构中含有多个不稳定的键或官能团，有机分子光催化剂容易受到光照、氧气、湿气等外界环境的影响而发生分解或失活。这不仅降低了催化剂的使用寿命，也限制了其在实际应用中的稳定性。 有机分子光催化剂的合成成本较高。相比于传统的无机光催化剂，有机分子光催化剂的合成过程通常较为复杂，需要使用昂贵的原料和催化剂，加之合成方法不够成熟，导致了有机分子光催化剂的生产成本较高。这在一定程度上限制了其在工业界的推广和应用。 有机分子光催化剂在催化反应中产生的副产物较多。由于催化剂的结构复杂性以及反应过程中的不确定性，有机分子光催化剂在催化
反应中常常会产生一些副产物，这些副产物对环境和人体健康可能存在一定的潜在风险。因此，在实际应用中需要对反应产物进行进一步的分析和处理，以确保催化反应的安全性和环境友好性。 有机分子光催化剂作为一种新兴的催化剂具有许多优点，但也存在一些不可忽视的弊端。在今后的研究中，我们需要进一步改进有机分子光催化剂的合成方法，提高其催化效率和稳定性，降低生产成本，并对其产生的副产物进行深入研究，以实现对其弊端的有效解决，推动其在各个领域的广泛应用。
BiVO4-CdS复合光催化剂的制备及对四环素降解性能研究
BiVO4-CdS复合光催化剂的制备及对四环素降解性能研究 BiVO4-CdS复合光催化剂的制备及对四环素降解性能研究摘要： 随着环境污染问题的日益严重，研究开发高效的光催化剂成为了重要的课题。本研究以BiVO4-CdS复合光催化剂为研究对象，通过晶体控制的方法制备出具有优良性能的催化剂，并测试其对四环素的降解性能。结果表明BiVO4-CdS复合光催化剂具有较高的光催化活性和稳定性，可用于环境中有机污染物的降解，为光催化技术在环境保护领域的应用提供了新的思路和方法。 1. 引言 光催化技术是一种利用光能去除废水和废气中有机污染物的方法，具有操作简单、效率高、环境友好等优点。然而，目前已报道的光催化剂普遍存在催化活性不高和光稳定性差的问题。因此，发展一种具有高效催化活性和较好光稳定性的光催化剂对于解决环境污染问题至关重要。 2. 实验方法 2.1 材料制备 首先，制备BiVO4光催化剂。将Bi(NO3)3和H3BO3按一定的 摩尔比例混合，并加入适量的乙醇作为溶剂。然后在高温条件下进行煅烧，得到BiVO4样品。接下来，制备CdS光催化剂。将Cd(NO3)2和Na2S按一定的摩尔比例溶解于水中，并在常温条件下搅拌反应一段时间。然后用纯水进行洗涤和离心，最后用乙醇进行浸泡干燥，得到CdS样品。最后，将BiVO4和CdS 样品以一定的量比进行混合，得到BiVO4-CdS复合光催化剂。 2.2 性能测试 使用紫外-可见分光光度计对制备的BiVO4-CdS复合光催化剂
进行吸收光谱和荧光光谱测试，以验证其结构和光响应性能。然后，制备四环素溶液供实验使用。在实验条件下，将 BiVO4-CdS复合光催化剂加入四环素溶液中，通过紫外光照射 4小时后，取样进行高效液相色谱分析（HPLC）测试，检测四 环素的残留量，以评估BiVO4-CdS对四环素的降解性能。 3. 结果与讨论 从吸收光谱和荧光光谱测试结果可以明显看出，制备的 BiVO4-CdS复合光催化剂具有较宽的光吸收范围和良好的光敏性。其吸收峰位于可见光谱范围内，且在紫外光转换荧光时显示出较强的发射光信号。这表明BiVO4-CdS复合催化剂能有效吸收可见光并产生光生载流子。 经过4小时紫外光照射，四环素的降解率高达90%以上。 这表明BiVO4-CdS复合光催化剂对四环素具有良好的降解活性。相比之下，仅使用BiVO4或CdS光催化剂的降解效果要差很多。这说明BiVO4-CdS复合催化剂具有协同增强效应，在光催化过程中能够形成更多的活性物种，从而提高催化活性。 4. 结论 本研究成功制备了具有良好性能的BiVO4-CdS复合光催化剂，并对其在四环素降解方面的性能进行了实验评价。结果表明，该复合催化剂具有较高的光催化活性和稳定性，能够有效降解四环素。因此，BiVO4-CdS复合光催化剂具有很大的潜力用于 环境污染物的光催化降解以及废水处理等领域，为环境保护提供了一种可行的技术路径。此外，本研究也为光催化技术的进一步发展提供了新的思路和方法 综上所述，本研究成功制备了具有良好性能的BiVO4-CdS 复合光催化剂，并通过实验证明其在四环素降解方面具有高效
光催化剂的应用
光催化剂的应用 光催化技术是指利用光照射下的光催化剂，通过光生电子激发，引发光生化学反应的 方法。近年来，光催化技术在环境治理、节能减排、新能源等领域得到了广泛关注和应 用。 一般来说，光催化剂的主要功能包括吸收光能，产生激发态的电子和空穴；引发光生 化学反应，将有害污染物降解为无害的物质；同时保持催化剂的化学稳定性，实现长期催 化效果。 在环境治理方面，光催化技术可以用于空气污染物的去除，水污染物的处理等。生物 质燃烧和交通尾气等大气污染源产生的氮氧化物、挥发性有机物、PM2.5等空气污染物是 当前环境保护的主要难点，利用光催化技术对其进行治理成为了一种热门研究方向。光催 化材料可以通过吸收日光或者人造光源产生激发态的电子和空穴，并与有害污染物发生氧化、还原反应，从而完成有害物质的降解。在水污染物的处理中，利用光催化技术可以 有效地处理或去除有机物、重金属、硝酸盐等污染物质，并且处理过程能够实现在线状态 的监控和可视化溯源，具有非常重要的实际应用前景。光催化技术还可以用于新能源领域，例如制备水氢发生器、光电池等。 光催化剂的应用种类很多，研究者们在不断探索新的材料和方法。常用的光催化剂材 料包括TiO2、ZnO、WO3、Fe2O3等，这些材料本身对光有很好的吸收能力，同时在处于光 激发态时具有较强的氧化还原能力。TiO2催化性能稳定，安全性高，是应用最为广泛的一种光催化剂。金属复合光催化剂、纳米材料光催化剂、有机-无机复合光催化剂等也是目 前常用的研究方向，其性能也得到了进一步的研究和开发。 光催化技术是一种非常重要的环境治理和新能源技术，其应用前景广阔，需要我们持 续的研究和投入。光催化技术的发展不断地推动着环境治理、新能源领域的进步。研究者 们在不断探索新的材料和方法，对光催化剂的性能和催化机理进行研究和优化，以提高光 催化反应的效率和选择性。 光催化技术在空气净化和水处理中的应用已有大量的研究实践。在空气净化方面，光 催化反应可以将空气中的有害物质转化为无害的CO2和H2O等物质。在水处理方面，光催 化技术能够对水中的有机物和重金属等进行高效、选择性的降解和去除。光催化技术还可 用于环境监测、光电池、光催化还原等领域应用。 尽管光催化技术在环境治理和新能源领域的应用前景广阔，但一些挑战和难题仍需克服。例如光催化过程中温度升高、催化剂的迁移、光催化剂产生的毒性和纳米颗粒的稳定 性等问题。针对这些问题，研究者们正在探索新的光催化剂材料，优化光催化反应条件和 机理，以提高光催化过程的效率和选择性，减少光催化产生的对环境的负面影响。
高效光催化材料制备工艺的光吸收率与光催化活性研究
高效光催化材料制备工艺的光吸收率与光催化活性研究 高效光催化材料制备工艺的光吸收率与光催化活性研究 光催化是一种利用光能将化学反应催化进行的技术，具有能源高效利用、环境友好、废水净化等诸多优势。而高效光催化材料的制备工艺中，光吸收率和光催化活性是两个重要的研究方向。 首先，光吸收率是影响光催化反应效率的关键参数之一。光吸收率高意味着光照条件下材料能够更多地吸收光能并转化为化学能，从而提高催化反应速率。为提高光吸收率，可采用以下方法：一是改变材料的形貌结构，如通过纳米化技术制备纳米结构的材料，提高其比表面积，从而增加光吸收的机会。二是调控材料的能带结构，如通过掺杂、散射等手段调整能带的位置，使光谱范围更广，光吸收率更高。三是引入表面修饰剂，如纳米颗粒、二维层状材料等，以增加材料的吸光能力。这些方法可以通过研究材料在不同光照条件下的吸光光谱来评估其光吸收性能，从而寻找出适合光催化反应的高效材料。 其次，光催化活性是衡量光催化材料性能的重要指标之一。光催化活性是指在光照条件下，材料表面的光催化反应速率。光催化活性的高低直接影响光催化反应的效率和稳定性，因此提高光催化活性是制备高效光催化材料的关键研究方向。要提高光催化活性，可以从以下几个方面入手：一是制备具有可见光响应能力的光催化材料，由于可见光辐射在自然光中所占比例最高，因此制备具有可见光响应能力的材料对于光催化反应非常重要。二是提高光生载流子的分离效率，可以通过掺杂、杂
化、纳米/微米结构调节等手段来实现。三是提高催化剂的还 原能力，如通过掺杂、改性等手段调整催化剂的能带结构，提高其光催化活性。四是优化催化反应条件，如光照强度、催化剂浓度、温度等，以达到光催化反应的最佳条件。 光吸收率和光催化活性是高效光催化材料制备工艺的重要研究方向。通过提高光吸收率，可以增加材料对光能的吸收，使其能够更高效地利用光能进行催化反应。而通过提高光催化活性，可以增强材料在光照条件下催化反应的速率和效率。因此，光催化材料的制备过程中，需要综合考虑光吸收率和光催化活性，并通过合适的工艺手段进行调控。 值得注意的是，光催化材料制备工艺中的光吸收率和光催化活性是相互关联的。例如，改变材料形貌结构可以提高光吸收率，同时也有可能影响光催化活性。因此，在材料的制备过程中，需要寻找合适的平衡点，以实现既具有高光吸收率又具有高光催化活性的功能材料。 综上所述，高效光催化材料的制备工艺中，光吸收率和光催化活性是两个重要的研究方向。通过提高光吸收率和光催化活性，可以实现光催化反应速率和效率的提高，从而更好地应用于能源高效利用、环境净化等领域。高效光催化材料的制备工艺的研究与探索 一、光吸收率的研究与探索 光催化反应的效率与光吸收率密切相关，因此提高光吸收率是
光催化材料的设计和制备
光催化材料的设计和制备 光催化材料被广泛应用于环境治理、能源转化和有机合成等领域，具有高效、 环境友好、可再生等特点。其中，光催化材料的设计和制备是关键步骤，影响着其催化性能和应用效果。 光催化材料的设计 光催化材料的设计是基于光催化反应机理和材料特性的理论分析和优化。光催 化反应机理是指光催化反应发生的分子层次表征，包括光电子过程、表面反应和质量传输等。材料特性是指材料的结构、成分、形貌和表面特性等，确定材料的催化性能和稳定性。 光催化反应机理的研究是基础性工作，需要结合实验和计算手段进行深入探究。实验手段包括紫外-可见光谱、荧光光谱、表面等离子体共振、瞬态吸收光谱等， 可以揭示分子间的相互作用和反应过程。计算手段包括密度泛函理论、分子动力学模拟、量子化学计算等，可以揭示反应机理和分子间的能量和电荷转移。 材料特性的研究主要涉及制备技术、形貌控制和表面修饰等。制备技术包括溶 剂热法、水热法、电沉积法、气-液界面法等，可以实现材料形貌和成分的精确控制。形貌控制包括粒子大小、形状、结构和孔径大小等，可以调节材料的光学、电子和质量传输特性。表面修饰包括化学修饰、物理修饰和生物修饰等，可以增强材料的稳定性和反应活性。 光催化材料的制备 光催化材料的制备是建立在光催化材料设计的基础之上，实现光催化材料的合 成和调控。光催化材料的制备需要考虑材料的应用场景和性能需求，选择合适的制备技术和条件进行制备。
溶液法是常用的光催化材料制备技术，其特点是操作简单、控制除湿度和温度，容易实现大面积材料的制备。常用的溶剂包括水、有机溶剂和无机盐溶液等，可用于制备纳米材料、多孔材料和复合材料等。溶液法的优点是可以实现材料的纯度高、成分均匀和形貌可控，同时可实现多组分材料的合成和功能化修饰。 气相法是另一个常用的光催化材料制备技术，主要用于制备薄膜材料和纳米线 材料等。气相法的原理是在高温高压和气流条件下，通过气相化学反应制备材料。常用的气相法包括热解法、物理气相沉积法和化学气相沉积法等，可以实现材料的高纯度、高晶格易定位、纳米尺寸和高比表面积。 光催化材料的稳定性和应用 光催化材料在实际应用过程中，需要考虑稳定性和效能问题。稳定性问题包括 材料的光学性质、表面反应活性和循环稳定性等，需要通过表面修饰和材料合成等手段进行解决。效能问题包括材料的吸光度、电荷分离效率、光照强度和反应速率等，需要根据实际应用场景进行优化设计。 光催化材料在环境治理、能源转化和有机合成等领域都有广泛的应用。环境治 理方面，光催化材料可以用于水处理、空气净化和污染物降解等。例如，TiO2等 催化剂可以通过光催化作用快速降解水中的有机污染物和重金属离子。能源转化方面，光催化材料可以用于太阳能电池、储能材料和光解水等。例如，Fe2O3等催化剂可以通过光催化作用把太阳能转化为电能或化学能。有机合成方面，光催化材料可以用于有机反应的催化和光化学反应的开发等。例如，Ru等光催化剂可以通过 激光或LED光照下进行有机光化学反应，从而制备出具有特定功能的有机化合物。 总之，光催化材料是一个多样化、前景广阔的新兴领域。光催化材料的设计和 制备是其成功应用的重要保障，具有较高挑战性和创新性。未来的发展方向是发掘新型催化材料和改进催化性能，实现光催化材料的工业化应用和可持续发展。
MoS2在光催化杀菌中的研究进展和展望
MoS2在光催化杀菌中的研究进展和展望 摘要：MoS2由于独特的理化性质作为光催化剂具有优良的催化活性，近年来，诸多学者将MoS2应用于光催化杀菌中，并取得良好的成果。本文对近年来MoS2 在光催化杀菌中的研究进展进行了综述，并展望了其研究前景和方向。 关键词：硫化钼，光催化，水消毒 1.引言 每年有数以百万计的人因为饮用被细菌污染的水而生病甚至死亡，这种情况 在发展中国家中更为普遍[1]。为了获得干净的饮用水，学者们开发了各种技术，其中光催化杀菌技术作为一项有前景的细菌灭活技术受到了社会各界的广泛关注。 光催化杀菌技术是利用源源不断的太阳光作为能量来源的，具备绿色环保可 持续等优点。光催化技术是以半导体光催化剂为基础的，半导体光催化剂在光的 照射下产生活性氧（ROS）来灭活细菌的。研究最为广泛的催化剂TiO2性质稳定，无毒，光催化效果好，然而，普通形态的TiO2的E g=3.2 eV，只有在紫外线的照 射下才具备光催化活性[2]。众所周知，紫外线只占太阳光谱中很小的一部分， 于是为了更好地利用太阳能，将光谱响应范围扩展到可见光范围甚至近红外区域[3]，科学家开发出了众多的催化剂，例如g-C3N4[4],CdS[5],WO3[6]和MoS2[7]等。其中MoS2的带隙较小，光谱响应范围最广，在光催化产氢[8]，污染物降解[9]， CO2还原[10]，光催化杀菌[11]等方面取得了良好的效果。 作者对MoS2在光催化杀菌中的进展做综述，希望能够为开发出高效的MoS2 基催化剂提供参考。 2.MoS2的理化性质 MoS2是典型的过渡金属硫族化合物（TMDs），具有可调节的禁带宽度，其禁 带宽度根据尺寸大小在1.2-1.9 eV之间[12]，并且其厚度降低到单层或数层的
BiOX及BiOClxBryI1-x-y的制备及光催化性能
BiOX及BiOClxBryI1-x-y的制备及光催化性能 张家琦;张秀芳;马春 【摘要】以Bi(NO3)3·5H2O、KCl、KBr和KI为原料,采用乙二醇溶剂热法制备了BiOX(X=Cl,Br,I)光催化剂及BiOClx Bry I1-x-y复合体光催化剂.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱等对制得光催化剂的结构、表面形貌和光学特性等进行表征.以罗丹明B为目标污染物,氙灯模拟可见光,对光催化剂的性能进行了研究.结果表明,采用乙二醇溶剂热法制备的卤氧化铋系列光催化剂形貌均成三维花球状;在反应温度为160℃ 、反应时间为12 h的条件下,随着卤素原子序数的增加,BiOCl、BiOBr和BiOI的光催化活性逐渐增强;将BiOCl、BiOBr和BiOI进行复合,复合体光催化性能明显提高;Cl、Br、I摩尔比为1:1:1时复合体的光催化效果最佳. 【期刊名称】《大连工业大学学报》 【年(卷),期】2018(037)004 【总页数】5页(P274-278) 【关键词】光催化剂;卤氧化铋;溶剂热法;可见光;罗丹明B 【作者】张家琦;张秀芳;马春 【作者单位】大连工业大学轻工与化学工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院 ,辽宁大连 116034 【正文语种】中文
【中图分类】X703 0 引言 目前最具代表性的、研究最多的半导体光催化剂是TiO2。TiO2具有良好的稳定性、耐化学腐蚀、较高的光催化活性、无毒以及价格便宜等优点。但TiO2禁带宽度较大，只能吸收紫外光，而且量子效率很低，因此无法满足其在光催化降解有机污染物的实际应用的需要。卤氧化物，尤其是卤氧化铋系列化合物[1-2]，其禁带宽度 适合，吸收光范围为可见光，而且还具有特殊的层状结构、较大的比表面积、高的光催化活性和稳定性等显著的优势[3-4]；更重要的是，我国制备卤氧化铋的原料 资源十分丰富。因此，卤氧化铋系列化合物[5-6]成为一个研究光催化剂的新方向。程少芳等[7]利用水热法制备了纳米片状BiOCl光催化剂，在pH为2，添加NaCl 或者Na2SO4电解质溶液时，BiOCl催化降解甲基橙的效果最好。王莉玮[8]采用水解法合成了BiOBr光催化剂，催化活性优于BiOCl催化剂，其催化降解罗丹明 B反应表现为假一级动力学。徐坚等[9]通过低温法制备BiOI粉末，以甲基橙为主要目标物，210 min光降解率可达80%。为了能够充分利用光能，必须合成高量 子效率、低电子空穴复合概率、高比表面积、结构可控、高催化性能以及容易回收的可见光催化材料。本研究采用溶剂热法制备卤氧化铋系列光催化剂，并通过调节反应体系中卤素离子的比例制得BiOClxBryI1-x-y复合体光催化剂并用氙灯模拟可见光降解罗丹明B，探讨了卤氧化铋系列光催化剂及BiOClxBryI1-x-y复合体光催化剂的相似之处和相关规律。 1 实验 1.1 试剂和仪器 试剂：五水硝酸铋、氯化钾、溴化钾、碘化钾、乙二醇、无水乙醇，分析纯；实验用水为去离子水。
(完整)光催化原理及应用
光催化原理及应用 起源 光触媒，是一个外来词，起源于日本，由于日本文字写成“光触媒”,所以中国人就直接把她命名为“光触媒”。其实日文“光触媒”翻译成中文应该叫“光催化剂”翻译成英文叫“photo catalyst”。光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射，结果发现水被分解成了氧和氢。这一效果作为“ 本多· 藤岛效果” （Honda-Fujishima Effect）而闻名于世，该名称组合了藤岛教授和当时他的指导教师—--—东京工艺大学校长本多健一的名字. 这种现象相当于将光能转变为化学能，以当时正值石油危机的背景,世人对寻找新能源的期待甚为殷切，因此这一技术作为从水中提取氢的划时代方法受到了瞩目，但由于很难在短时间内提取大量的氢气，所以利用于新能源的开发终究无法实现，因此在轰动一时后迅速降温。 1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行，日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念，并提出应用于氮氧化物净化的研究成果.因此二氧化钛相关的专利数目亦最多，其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测试等。以此为契机，光触媒应用于抗菌、防污、空气净化等领域的相关研究急剧增加，从1971年至2000年6月总共有10，717件光触媒的相关专利提出申请。二氧化钛 TiO 2 光触媒的广泛应用，将为人们带来清洁的环境、健康的身体。 催化剂是加速化学反应的化学物质，其本身并不参加反应。典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素,在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物. 光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料，它涂布于基材表面，在光线的作用下,产生强烈催化降解功能:能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除臭、抗污等功能。光催化是在光的辐照下使催化剂周围的氧气和水转化成极具活性的氧自由基,氧化力极强,几乎可以分解所有对人体或环境有害的有机物质总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术，用于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症医疗，高效率抗菌等多个前沿领域。 早在1839 年， Becquere 就发现了光电现象, 然而未能对其进行理论解释。直到1955 年， Brattain 和Gareet才对光电现象进行了合理的解释, 标志着光电化学的诞生。1972 年，日本东京大学Fu jishmi a和H onda研究发现[ 3］ , 利用二氧化钛单晶进行光催化反应可使水分解成氢和氧。这一开创性的工作标志着光电现象应用于光催化分解水制氢研究的全面启动。在过去30 年里, 人们在光催化材料开发与应用方面的研究取得了丰硕的成果。 以二氧化钛为例，揭示了其晶体结构、表面羟基自由基以及氧缺陷对量子效率的影响机制; 采用元素掺杂、复合半导体以及光敏化等手段拓展其光催化活性至可见光响应范围; 通过在其表面沉积贵金属纳米颗粒可以提高电子- 空穴对的分 离效率，提高其光催化活性。尽管人们对光催化现象的认知与应用取得了长足的进步，然而受认知手段与认知水平的限制，目前对光催化作用机理的研究成果仍不足以指导光催化技术的大规模工业化应用，亟待大力开展光催化基本原理研究工作以促进这一领域的发展。另一方面，现有光催化材料的光响应范围窄，量子转换效率低，太阳能利用率低, 依然是制约光催化材料应用的瓶颈。寻找和制备高量子效率光催化材料是实现光能转换的先决条件, 也是光催化材料研究者所需要解决的首要任务之一。 光催化机理： 半导体材料在紫外及可见光照射下,将光能转化为化学能，并促进有机物的合成与分解，这一过程称为光催化。当光能等于或超过半导体材料的带隙能量时，电子从价带(VB）激发到导带(CB）形成光生载流子(电子—空穴对）。在缺乏合适的电子或空穴捕获剂时，吸收的光能因为载流子复合而以热的形式耗散。价带空穴是强氧化剂，而导带电子是强还原剂。大多数有机光降解是直接或间接利用了空穴的强氧化能力. 例如TiO2是一种半导体氧化物，化学稳定性好(耐酸碱和光化学腐蚀），无毒，廉价，原料来源丰富。 TiO2在紫外光激发会产生电子－空穴对，锐钛型TiO2激发需要3.2 eV的能量,对应于380 nm左右的波长.光催化活性高(吸收紫外光性能强;能隙大，光生电子的还原性和和空穴的氧化性强)。因此其广泛应用于水纯化，废水处理，有毒污水控制，空气净化，杀菌消毒等领域. 主要的光催化剂类型: 1．1 金属氧化物或硫化物光催化剂 常见的金属氧化物或硫化物光催化剂有TiO,、ZnO、WO3、Fe2O3、ZnS、CdS和PbS等。其中，CdS的禁带宽度较小，与
紫外上转换发光材料在光催化中的应用研究进展
紫外上转换发光材料在光催化中的应用研究进展 宋曰超;罗晓;张海静;王凤平;郝彤遥 【摘要】介绍了紫外上转换发光材料复合光催剂的实验研究现状,阐述了上转换发光材料的发光机理,讨论了制备工艺、基质、激活离子及其掺杂浓度、添加剂等对 上转换材料发光性能的影响,并对该技术的研究方向、在光催化领域的应用前景做 了展望. 【期刊名称】《实验技术与管理》 【年(卷),期】2015(032)006 【总页数】5页(P33-36,41) 【关键词】光催化;上转换发光;研究进展 【作者】宋曰超;罗晓;张海静;王凤平;郝彤遥 【作者单位】河北科技大学环境科学与工程学院,河北石家庄050018;河北科技大 学环境科学与工程学院,河北石家庄050018;河北科技大学环境科学与工程学院,河 北石家庄050018;河北科技大学环境科学与工程学院,河北石家庄050018;河北科 技大学环境科学与工程学院,河北石家庄050018 【正文语种】中文 【中图分类】O643.36 TiO2光催化氧化法因其展现出在光能制氢[1]、还原CO2制甲醇[2]等新能源领域，以及废水、废气中的有机物污染控制方面的应用前景[3]而吸引了大量学者开展了 广泛的研究。但由于常用的锐钛型TiO2光催化剂禁带宽度不到3.2 eV,其光催化
反应只能利用波长小于387 nm的紫外光,因此需要专用的紫外光源,或仅能利用太阳光中占总能量不到4%的紫外光[4],限制了TiO2光催化剂的大范围推广和应用。因此,近年来对于如何拓展光催化剂的波长响应范围,提高光能利用率和催化效率是当前该领域研究的核心内容[5]。 解决途径之一是通过扩大TiO2的半导体禁带宽度来拓展波长响应范围,目前已证明的有效方法有掺杂过渡金属、非金属元素,在晶体中形成“异质结”[6-7],以及通过控制TiO2晶体形成过程,使其形成金红石型、锐钛型两相界面“异相结”[8]。但掺杂或改性后的催化剂可见光的利用率仍与实际应用要求差距很大。 近年来开发的另一途径是设法将可见光转化成紫外光,再由光催化剂吸收紫外光进行催化反应[9-10]。具体做法是将上转换发光材料与光催化剂以某种方式制成复合光催化剂,当可见光照射到复合光催化剂表面上时,其中所含的可见及红外波段的光会被上转换剂直接吸收而上转换成能量较高的紫外光,提供给TiO2以实现光催化反应。上转换发光材料为拓展光催化技术的应用提供了新的途径。文献显示,紫外上转换材料复合的光催化剂的可见光催化反应与对照组比较具有催化活性显著提高,有机物降解反应得到更为彻底的降解产物。 1.1 上转换发光材料发光机理 上转换发光材料一般指受到光激发时可以发射比激发波长短的荧光的材料。1950年初Kastler A等人首次发现了稀土离子的上转换发光,此后人们在上转换发光的研究中取得了迅速的进展。对上转换发光的早期研究主要集中在红外光上转换成可见光,很多应用已经较为成熟,如红外探测器、发光二极管、生物分子探针等,而对红外-紫外或可见-紫外的上转换的研究出现较晚[11-14]。国内学者中,王君[15]2006年首次发表了一种可见光激发上转换发射紫外光的上转换材料 40CdF2·60BaF2·1.6Er2O3,在488 nm可见光激发下产生5个波长小于387 nm 的发射峰;2012年何奇等[16]在进行NaYF4:Er3+水热合成时,对样品进行了荧光光
光催化综述
1.5可见光响应光催化剂的研究进展 1.5.1TiO2光催化剂可见光化的研究 针对TiO2光催化剂的量子效率很低,且只能利用太阳光中的紫外辐射(约占太阳光能量的4%)而无法利用可见光(约占太阳光能量的43%)的缺点,研究者们通过掺杂、光敏化、复合半导体等方法使Ti02的吸收波长红移到可见光区,以便充分利用太阳光,并对提高光催化过程的量子效率进行了系统深入的研究,尤其是近年来在Ti02掺杂改性方面取得了重要进展。 1.5.1.1金属离子掺杂 金属离子掺杂就是将一定量的金属离子引入到半导体晶格中,影响光生载流子的产生、迁移/复合及其转化过程,从而影响半导体的光催化活性。由于金属离子的能级位于半导体的禁带中,从而将半导体吸收光波长的范围扩展到可见光区。用于掺杂的离子主要包括过渡金属离子和稀土金属离子。国内外许多研究者作了大量金属离子掺杂TIO:的研究,结果显示金属离子的掺杂不同程度地影响了Tio:的光催化活性[22一26]。有些金属离子的掺入提高了TIO:的光催化活性,有些金属离子的掺入影响很小,有些反而降低了TIO:的光催化活性。还有在不同的实验条件下,相同的金属离子掺杂却得到了相反的结论。总的来说,影响金属离子掺杂TIO:光催化活性的因素比较复杂,主要有掺杂离子的种类、能级、化合价、半径、浓度以及掺杂光催化剂的制备方法等。在这方面,WChoi的研究工作很有代表性。wchof采用sol一gel法将和Ti4+离子半径接近的21种金属离子掺入到TiO2中[27],系统研究掺杂对Tio:光催化活性的影响。结果如图1一3所示,当掺杂离子的电位与Tio:的价带、导带相匹配且离子半径与Ti4十相近时,具有全充满或半充满电子构型的过渡金属离子,如Fe3+、Co十和Cr3+等,掺杂后的光催化活性要好于具有闭壳层电子构型金属离子的掺杂,如Zn2+、Ga3+、Zr+、Nb5+、Sn4+、Sb5+和Ta5+等。另外高价离子,如w6+的掺杂,要好于低价离子。虽然其研究未涉及可见光方面的内容,但讨论了掺杂离子的种类、浓度、分散度、d轨道电子构型以及光照强度等多种因素对TIO:光催化活性的影响。多年的研究己经证明金属离子掺杂的TIOZ,虽然能够显著降低其禁带宽度,实现可见光的激发,但这些掺杂离子不论是作为填隙离子,还是代位离子,实际上都是在TIO:的晶格中增设了电子一空穴复合位点,大多数情况下载流子在分离和迁移到表面过程中,几乎都被这些位点所捕获。虽然Tio:有了可见光催化活性,但同时也显著降低了TIOZ在紫外辐射下的光催化活性。当然,并非所有金属离子的掺杂都被证明导致Tio:活性降低。
二氧化钛光催化原理
TiO2光催化氧化机理 TiO2属于一种n型半导体材料，它的禁带宽度为3.2ev（锐钛矿）,当它受到波长小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带，形成光生电子（e-）;而价带中则相应地形成光生空穴(h+)，如图1-1所示。 如果把分散在溶液中的每一颗TiO2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到TiO2表面不同的位置。TiO2表面的光生电子e-易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，而空穴h+则可氧化吸附于TiO2表面的有机物或先把吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成·OH自由基，·OH 自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化水中绝大部分的有机物及无机污染 物，将其矿化为无机小分子、CO 2和H 2 O等无害物质。 反应过程如下： 反应过程如下： TiO2+ hv → h+ +e- (3) h+ +e-→热能（4） h+ + OH- →·OH (5) h+ + H2O →·OH + H+(6) e- +O2→ O2- （7）O2 + H+ → HO2·(8) 2 H2O·→ O2 + H2O2(9) H2O2+ O2 →·OH + H+ + O2(10) ·OH + dye →···→ CO2 + H2O (11) H+ + dye→···→ CO2 + H2O (12) 由机理反应可知,TiO2光催化降解有机物，实质上是一种自由基反应。 Ti02光催化氧化的影响因素 1、试剂的制备方法 常用Ti02光催化剂制备方法有溶胶一凝胶法、沉淀法、水解法等。不同方法制得的Ti02粉末的粒径不同，其光催化效果也不同。同时在制备过程中有无复合，有无掺杂等对光降解也有影响。Ti02的制备方法在许多文献上都有详细的报道，这里就不再赘述。