异质结纳米材料光催化性能
《改性WO3-x光催化性能研究》

《改性WO3-x光催化性能研究》一、引言随着环境问题的日益严重和能源危机的加剧,光催化技术作为一种绿色、高效的环保技术,受到了广泛关注。
WO3-x作为一种重要的光催化材料,具有优异的光催化性能和稳定性,被广泛应用于光解水制氢、有机污染物降解等领域。
然而,WO3-x在光催化过程中仍存在一些缺陷,如光生电子与空穴的复合率较高、光响应范围窄等。
为了提高WO3-x的光催化性能,研究者们采用了多种改性方法。
本文将针对改性WO3-x光催化性能进行研究,为进一步优化光催化材料提供理论依据。
二、改性WO3-x的制备方法改性WO3-x的制备方法主要包括掺杂、表面修饰、贵金属沉积等。
其中,掺杂是一种常用的改性方法,通过引入其他元素来改变WO3-x的晶体结构和电子结构,从而提高其光催化性能。
表面修饰则是通过在WO3-x表面覆盖一层其他物质,来提高其光吸收能力和光生载流子的分离效率。
贵金属沉积则是将贵金属纳米颗粒沉积在WO3-x表面,通过形成肖特基势垒来促进光生电子的转移。
三、改性WO3-x的光催化性能研究1. 掺杂改性WO3-x的光催化性能掺杂是提高WO3-x光催化性能的有效方法之一。
研究表明,掺杂不同元素可以改变WO3-x的晶体结构和电子结构,从而提高其光吸收能力和光生载流子的分离效率。
例如,Fe掺杂可以增强WO3-x的光响应范围,提高其光催化活性;而N掺杂则可以提高WO3-x的导电性和可见光吸收能力。
此外,掺杂还可以通过引入缺陷来促进光生载流子的分离和传输,从而提高WO3-x的光催化性能。
2. 表面修饰改性WO3-x的光催化性能表面修饰是另一种有效的改性方法。
通过在WO3-x表面覆盖一层其他物质,可以形成异质结或界面结构,从而提高其光吸收能力和光生载流子的分离效率。
例如,将石墨烯或碳纳米管与WO3-x复合,可以形成具有优异导电性的复合材料,从而提高其光催化性能。
此外,表面修饰还可以通过抑制光生电子与空穴的复合来提高WO3-x的光催化效率。
光催化材料的异质结电荷分离研究现状

光催化材料的异质结电荷分离研究现状摘要随着环境污染与能源短缺等问题日益严重,各个国家对新能源的开发与研究也日益加快,而光催化技术因为其高效便捷,光催化材料成本低无污染等特点,正逐步成为各国研究的焦点。
然而,光催化剂受到光生电子空穴分离-复合机制的约束,降低了光催化技术在多领域应用的普适性,因此,本文从构建异质结改性方法出发,综述该领域内研究现状,总结诱导电荷分离的主要策略,探索诱导电荷分离的机理,展望未来提升光催化性能的主要策略。
关键词:光催化;电荷分离;异质结1引言近年来,光催化材料成本低无污染等特点,受到研究人员广泛关注。
然而,极高的光生电子与空穴的复合率令其光催化性能受到限制,而表面反应活性又由表面原子结构、与环境物质的配位状态及吸附性能等条件决定,表面反应活性同时也决定了反应物分子的吸附、光激发电子和反应物分子之间的电荷转移,甚至产物分子的脱附,对光催化材料的利用、光催化技术的效率与产能有巨大的影响。
因此,光催化材料的进一步深化研究需要将重点放到精确调控表面状态和采取改性策略诱导电荷分离上来。
本文从极化诱导、构建异质结等改性方法出发,综述该领域内研究现状,总结诱导电荷分离的主要策略,探索诱导电荷分离的机理,展望未来提升光催化性能的主要策略。
2构建异质结诱导电荷分离异质结为2种或多种材料在界面上形成的特殊的结构。
现阶段研究人员所报道的异质结主要可分为四种,其中主要可探讨碳材料和半导体所形成的异质结的肖特基异质结和半导体与半导体所形成的异质结的II型异质结、Z-scheme型异质结、面内异质结来推进对光催化材料的研究。
在形成肖特基异质结后,他的能带结构会产生弯曲变换,形成内建电场后会使电荷存留在贵金属纳米颗粒的部分。
Grabowska等[1]基于水热法成功制备了TiO2前驱体原位转化的SrTiO3,并采取光沉积法沉积Rh, Ru,Pt纳米颗粒,构建肖特基异质结,揭示了原位转化制备机理,并利用13C标记法,研究了苯酚降解原理。
《纳米硒化铋能带结构调控及其光催化性能研究》范文

《纳米硒化铋能带结构调控及其光催化性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,光催化技术作为环保型科技逐渐受到了人们的广泛关注。
其中,纳米硒化铋(Bi2Se3)因其独特的电子结构和良好的光响应特性,在光催化领域展现出了巨大的应用潜力。
然而,如何通过能带结构的调控来进一步提升其光催化性能,成为当前研究的热点问题。
本文旨在研究纳米硒化铋的能带结构调控及其对光催化性能的影响,以期为光催化技术的发展提供新的思路和方法。
二、文献综述近年来,纳米硒化铋因其独特的物理和化学性质在光催化领域得到了广泛的研究。
研究表明,纳米硒化铋具有较窄的能带间隙,能够有效地吸收可见光,并具有较高的光生载流子迁移率。
然而,其光催化性能的发挥受制于能带结构的缺陷和光生电子-空穴对的快速复合。
因此,通过能带结构的调控来优化纳米硒化铋的光催化性能成为研究的关键。
目前,针对纳米硒化铋的能带结构调控,主要有元素掺杂、表面修饰、异质结构建等方法。
其中,元素掺杂通过引入杂质原子来改变材料的能级结构和电子分布;表面修饰通过在材料表面引入功能性基团或原子层来调节其光响应特性和电荷传输能力;异质结构建则是通过构建不同能带结构的材料之间的异质结,以实现光生电子-空穴对的空间分离和高效传输。
三、实验方法本研究采用化学合成法制备纳米硒化铋样品,并通过元素掺杂和表面修饰等方法对其能带结构进行调控。
首先,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对样品的结构和形貌进行表征;其次,利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光电化学测试等方法分析样品的能带结构和光响应特性;最后,通过降解有机污染物等实验评价样品的光催化性能。
四、实验结果与讨论1. 样品表征通过XRD和SEM表征,我们发现纳米硒化铋样品具有典型的层状结构和纳米级尺寸。
经过元素掺杂和表面修饰后,样品的晶体结构和形貌没有发生明显变化。
2. 能带结构分析紫外-可见吸收光谱和光电化学测试结果表明,经过能带结构调控的纳米硒化铋样品具有更窄的能带间隙和更高的光响应能力。
团簇-团簇异质结

团簇-团簇异质结全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:团簇-团簇异质结是一种新型的纳米材料结构,由两种或多种不同类型的团簇组成。
团簇是由若干个原子或分子组成的超原子结构,在纳米尺度上具有特殊的性质和结构。
团簇-团簇异质结则是将不同种类的团簇结合在一起形成的一种复合结构,具有独特的物理和化学性质,被广泛应用于纳米科技领域。
团簇-团簇异质结的制备方法多样,包括传统的沉积、成核和生长方法,还有现代的原子层沉积和分子束外延等技术。
这些方法可以通过调控反应条件和参数来实现不同类型团簇的组合,从而获得不同性质的异质结。
通过精密的控制和设计,可以在团簇-团簇异质结中引入不同类型的团簇,实现有序排列或复杂结构的组合,从而控制其性质和应用。
团簇-团簇异质结具有许多优异的性能和应用前景。
由于不同种类团簇的组合,异质结的性质往往比单一团簇更加丰富和多样化。
团簇-团簇异质结在电子输运、光学响应、磁性和催化等方面表现出优越的性能,具有潜在的应用前景。
在光电子器件中,团簇-团簇异质结的光吸收和电子传输性质可以被设计用来提高器件的效率和性能。
在催化领域,不同类型团簇的协同作用可以提高催化剂的活性和选择性,有望应用于能源转化和环境治理。
团簇-团簇异质结还具有独特的应变和形变行为。
由于异质结中的不同类型团簇具有不同的晶格参数和缺陷性质,可以通过应力调控或形变实现新的物理性质。
团簇-团簇异质结在材料的应变响应和形变耦合方面具有潜在的应用前景,例如在应变传感器、柔性器件和形变记忆材料等领域。
在实际制备和应用中,团簇-团簇异质结仍面临一些挑战和难点。
异质结的制备需要精密控制和细致设计,难度较大。
异质结的稳定性和长期性能的问题也需要加以解决。
不同类型团簇的相互作用和界面效应等问题也需要深入研究。
随着纳米材料科学和技术的不断发展,团簇-团簇异质结将成为一个重要的研究领域,为未来纳米器件和纳米材料的开发提供新的思路和方法。
第二篇示例:团簇-团簇异质结是一种新型的纳米材料,具有独特的结构和性质,被广泛应用于能源存储、传感器、光电器件等领域。
原位水热合成SrTiO3/TiO2复合纳米纤维及光催化性能

腐蚀等优点 , 在降解废水和空气中有机污染物方面具有广阔的应用前景.因而 , 有关 T i 半导体光催 O 化的研究受到了越来越多的关注 娟 , J 科研工作者对其催化机理及制备方法 已进行 了广泛研究 , 并取
得 了一定进展.然而 , 由于受到激发波长等因素的限制 , 将其完全应用于工业化过程还存在许多困难. TO 禁带较宽[ i 锐钛矿 E = . V; 四方 晶系; 间群 为 o9 1 / m ) , 3 2e 属 空 4(4 a d ] 其响应 的激发 波长为 1 37 5a 属于紫外光区域 , 8 . m, 太阳光利用率低 ; 其次是光生电子和空穴复合几率高 , 量子效率低 . 因此 , 通过贵金属沉积、 离子掺杂 、 染料敏化及半导体复合等方法对 TO 光催化剂进行改性 , i 不仅可 以使光生载流子在不同能级半导体之间转移, 而且还能有效分离载流子 , 延长载流子寿命 , 增加量子 效率 , 高光 催化 活性 ¨ J 提 .
李跃 军‘ ,曹铁 平 , 王长华 邵 长路 ,
( .东北 师范大学 先进 光电子功 能材料研究 中心 ,长春 10 2 ; 1 30 4
2 .白城师范学 院化学 系,白城 170 ) 30 0 摘 要 以利用静 电纺丝技术制备 的 TO i 纳米纤维为模板和反应物 , 原位水 热合成 了具有异质结构 的 STO/ ri, TO i:复合 纳米 纤维 .采用 x射线衍射 ( R 、扫描电子显微镜 ( E 、 X D) S M) 能量散射光谱 ( D ) 高分辨透射 电 ES、 子显微镜 ( R E 和 x射线光电子能谱 ( P ) H T M) X S 等测 试手段 对样 品的结构 和形 貌进行 了表征 .用 罗丹 明 B ( B 模 拟有 机污染 物进行 了光催化 降解实验 .结果表明 , ri R) STO 纳米立方体均匀地生长在 TO 纳米纤维 表 i: 面, 得到 了异质结构复合光催化剂 , 其与纯 TO 纳米 纤维 相比光催化活性 明显提高 , i。 且易于分离 、 回收和再 利用 , 循环使用 5次 , B的降解 率仍 保持在 9 % 以上.初步探讨 了 STO / i: R 7 ri TO 异质结 的生长机制和光催 化
改性纳米二氧化钛的光催化性能研究

改性纳米二氧化钛的光催化性能研究一、本文概述随着全球环境问题的日益严峻,光催化技术以其独特的优势在环境保护和能源转换领域受到了广泛关注。
作为光催化领域的重要研究对象,纳米二氧化钛(TiO₂)因其优良的光催化性能、稳定性以及低廉的成本,被广泛应用于太阳能光解水制氢、空气净化、污水处理等领域。
然而,传统的纳米二氧化钛存在光生电子-空穴对复合速率快、可见光响应范围窄等问题,限制了其在实际应用中的性能。
因此,对纳米二氧化钛进行改性,提高其光催化性能,具有重要的研究意义和应用价值。
本文旨在研究改性纳米二氧化钛的光催化性能,通过对其改性方法的探索,以期提高其在可见光下的光催化活性,拓宽其应用范围。
文章将介绍纳米二氧化钛的基本性质、光催化原理以及改性方法的研究进展。
将详细阐述本文所采用的改性方法,包括掺杂、负载贵金属、构建异质结等,以及改性后的纳米二氧化钛的表征手段。
通过对比实验,分析改性前后纳米二氧化钛在光催化性能上的差异,探讨改性方法对光催化性能的影响机制。
通过本文的研究,期望能为纳米二氧化钛的光催化性能改性提供新的思路和方法,推动其在环境保护和能源转换领域的应用发展。
也希望为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。
二、改性纳米二氧化钛的制备方法改性纳米二氧化钛的制备方法众多,各有其独特的优势和应用场景。
以下是几种常见的改性纳米二氧化钛制备方法:溶胶-凝胶法:溶胶-凝胶法是一种通过无机物或金属醇盐的水解和缩聚反应制备纳米材料的方法。
在这种方法中,通过控制水解和缩聚的条件,可以得到均匀稳定的溶胶,进一步通过热处理,溶胶转化为凝胶,最终得到改性纳米二氧化钛。
水热法:水热法是一种在高温高压下进行化学反应的方法。
通过将反应物置于特制的高压反应釜中,加热至一定温度,使反应物在水热条件下进行反应,从而制备出改性纳米二氧化钛。
微乳液法:微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液,然后在微乳液中进行化学反应的方法。
硫化铋纳米结构的可控合成及其光催化性能
硫化铋纳米结构的可控合成及其光催化性能吴俊豪;崔哲;江宇璐;孙彦刚【摘要】采用溶剂热法一步合成了三维海胆状Bi2S3纳米结构组装体,并通过调节溶剂体系,研究了其由一维结构到三维结构的组装过程.采用X射线衍射和扫描电子显微镜技术研究Bi2S3结构与形貌,并使用紫外可见光谱仪表征其光学性质.同时研究了不同形貌的Bi2S3样品对亚甲基蓝的降解能力,结果表明三维海胆状Bi2S3组装体具有最好的降解能力,降解率为97.4%.【期刊名称】《东华大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(044)003【总页数】6页(P403-408)【关键词】硫化铋;溶剂热;自组装;光催化【作者】吴俊豪;崔哲;江宇璐;孙彦刚【作者单位】上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;上海工程技术大学化学化工学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】O643.3;O614.12半导体光催化技术,由于具有成本低、效率高、易操作及环境友好等特点,能够利用太阳光降解有机污染物,从而成为一种高效可靠的污染物处理方法[1-2]。
在过去数十年间,二氧化钛(TiO2)作为一种极具代表性的半导体光催化剂,被广泛用于光催化领域。
但是由于其禁带宽度大、量子效率低等因素大大限制了TiO2的光催化性能,因此,有必要寻求新型高效的可见光催化剂[3-4]。
硫化铋(Bi2S3)是一种典型的p型半导体,其禁带宽度为1.3 eV,具有优异的光电性质,被广泛用于锂离子电池、太阳能电池、光电探测和光催化等领域[5-8]。
近年来,各种一维、二维和三维的硫化铋微纳米结构被研究用于光催化领域[9-10]。
对于光催化材料而言,结构对光催化性能有重要影响,其中三维结构的材料由于具有相对大的比表面积和反应活性位点而拥有更高的光催化活性。
例如,文献[11]通过简单的一步法合成了三维结构的TiO2超结构,这种由二维TiO2纳米片组装而成的三维TiO2相比普通的纳米TiO2,具有超高的光催化活性。
g—C3N4-TiO2光催化研究进展
g—C3N4-TiO2光催化研究进展环境污染和能源短缺已经给人类的健康和生命带来了巨大的危害,因此,它们已经成为全社会面临的两个全球性问题。
光催化作为解决环境和能源问题的有效途径,已经成为时代的需要,引起了研究者的广泛关注。
在众多半导体光催化剂中,TiO2已经成为环境净化的标杆,用于多种有机物、病毒、细菌、真菌、藻类和癌细胞研究领域,可以将有机污染物完全降解并矿化成CO2、H2O和无害无机物。
但是,TiO2的禁带宽度仅为3.2ev,对地球太阳光的吸收利用率仅占5%,所以,研究者们提出了许多改性方法。
1TiO2改性研究进展在已经研究的各种光催化剂中,TiO2被认为是最有潜力的一种,因为它具有成本低、无毒、性能稳定的优点。
在实际应用中,二氧化钛因其较强的光催化性能、化学和生物惰性、高光化学稳定性被广泛应用于有机化合物的分解中。
然而,传统TiO2在催化效果上存在缺陷,主要是由以下两个方面引起的。
一方面,约3.2 eV的带隙使其只能吸收紫外线区域的光,对可见光的吸收几乎为零,从而没有有效利用地球太阳光资源;另一方面,光生电子和空穴的复合现象严重,极大地限制了TiO2的催化性能[1-3]。
目前,已经报道了各种提高TiO2催化活性的改性方法,如非金属氧化物负载、半导体材料表面吸附可发生敏化的染料,或带有磁性的Fe离子混摻等,都很有效的激发了光催化活性。
G.Scarduelli等采用射频磁控法制备了TiO2、N掺杂TiO2、V(钒)掺杂TiO2和V-N共掺杂TiO2薄膜。
研究表明,N掺杂、V掺杂和V-N共掺杂分别使TiO2的带隙降低到3.0eV、2.8eV和2.5eV。
通过对亚甲基蓝、氯酚和硝基苯酚降解观察到,与单掺杂和未掺杂TiO2相比,因可见光吸收光谱拓宽和降低光生电荷复合等因素,V-N共掺杂TiO2具有最高的光催化活性。
Mehrzad Feilizadeh等采用溶胶-凝胶法成功地合成了镧系/聚乙二醇修饰的TiO2(La/Peg/TiO2)。
TiO_2基复合纳米材料的制备及其光催化性能研究
TiO_2基复合纳米材料的制备及其光催化性能研究面对日益严重的能源短缺问题和环境污染问题,寻找一种能够高效利用太阳能降解有机污染物的光催化剂成为当前研究的热点。
在众多光催化剂中,TiO<sub>2</sub>光催化材料表现出较高的催化活性,且其物理化学性质稳定、无毒副作用、费用低廉。
然而,传统的TiO<sub>2</sub>材料吸收光谱范围窄,禁带宽度较宽(3.2eV),只能被紫外光激发,对可见光的利用率较低。
因此,TiO<sub>2</sub>光催化材料的改性研究的重点在于拓宽其光响应范围,提高对可见光的吸收能力,使其充分利用太阳光。
基于此,本文将过度金属氧化物与TiO<sub>2</sub>复合,制备具有p-n结结构的复合纳米材料,并以典型有机污染物亚甲基蓝、邻氯苯酚以及可挥发性污染物(VOCs)的光催化降解实验考察各改性材料的光催化性能。
本文选取p型半导体NiO和Co<sub>3</sub>O<sub>4</sub>对TiO<sub>2</sub>进行改性,缩小TiO<sub>2</sub>的禁带宽度,提高对可见光的吸收能力,并通过构建p-n异质结形成半导体复合界面的内电场,抑制光生电子和空穴的复合,提高电子传输效率,从而提高纳米材料的光催化效率。
本文主要研究内容及结果如下:(1)水热法合成了NiO/TiO<sub>2</sub>复合纳米材料,通过TEM和HRTEM表征结果说明合成的NiO/TiO<sub>2</sub>光催化剂为平均直径180nm的棒状纳米材料,尺寸均匀且结构稳定,主要暴露晶面为锐钛矿型TiO<sub>2</sub>的101晶面和NiO的200晶面。
g-C3N4同型异质结复合光催化剂的制备及性能研究
2019年第19期广东化工第46卷总第405期·23·g-C3N4同型异质结复合光催化剂的制备及性能研究吕文华,周月,秦恒飞,朱炳龙*,周全法*(江苏理工学院化学与环境工程学院,江苏常州213001)Fabricate of g-C3N4Isotype Heterojunctionn Composite for EnhancedPhotocatalytic PerformanceLv Wenhua,Zhou Yue,Qin Hengfei,Zhu Binglong*,Zhou Quanfa*(Department of Chemical and Environmental Engineering,Changzhou213001,China)Abstract:Graphite carbon nitride(g-C3N4)is considered as a promising photocatalyst material due to its suitable band gap and excellent physicochemical stability.However,the photocatalytic performance and application of g-C3N4are limited by the fast recombination of photoinduced electron-hole pairs and relatively low specific surface area.A new method to solve this problem via use another suitable precursor tripolythiocyanic acid and thiourea copolycondensation is expected to optimize the calcine process,and inhibit agglomeration,thus improve the specific surface area.At the same time,the formed homogeneous heterojunction can effectively suppress the photogenerated carriers recombination.Under visible light irradiation of,the photocatalytic activity of g-C3N4heterojunction photocatalyst is significantly higher than that of the individual g-C3N4.The enhanced photocatalytic activity is mainly attributed to the improved specific surface area,increased active sites and inhibited recombination of photoexcited carriers.Keywords:photocatalytic;carbon nitride;isotype heterojunction;hydrogen evolution随着日益严重的能源危机和环境污染,半导体光催化技术在去除环境污染和分解水制氢方面得到了广泛的关注和研究。
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异质结纳米材料光催化性能
异质结纳米材料是由不同类型的材料组成的复合材料,具有独特的物理、化学以及光学性质。
在光催化领域中,异质结纳米材料因其优异的光
催化性能受到广泛关注。
本文将探讨异质结纳米材料的光催化性能以及其
在环境治理、清洁能源等方面的应用。
首先,异质结纳米材料的光催化性能取决于其材料组成以及结构特点。
异质结由两种或更多不同的材料组成,这些材料在能带结构和能量间隙方
面存在差异。
这样的异质接口可以促进电荷分离和转移,增强光催化反应。
例如,在TiO2/SiO2异质结纳米材料中,TiO2的能带结构与SiO2不同,
可以有效地分离光生载流子,提高光催化反应的效率。
其次,异质结纳米材料的光催化性能还与其晶体形貌和晶格结构密切
相关。
一维、二维和三维异质结纳米材料的组成和结构可以调控它们的光
催化性能。
例如,金属/氧化物复合纳米线具有大量的直接接触界面,在
光催化反应中可以增加电荷传输速率。
异质结纳米材料的表面积也较大,
有很多活性位点,这有利于反应物的吸附和光催化反应的进行。
此外,异质结纳米材料的光催化性能还受到其能带结构和能带对齐的
影响。
异质界面的形成使得能带结构发生改变,产生价带偏移和能带弯曲
现象。
这种改变使得异质结纳米材料具有可调控的光催化性能。
通过调节
异质结纳米材料的成分和结构,可以选择性地吸收不同波长的光线,实现
特定催化反应的高效催化。
在应用方面,异质结纳米材料的光催化性能显示了很大的潜力。
在环
境治理方面,异质结纳米材料可用于水污染物、有机物和有害气体的降解。
例如,Fe2O3/TiO2异质结纳米材料能够利用可见光催化降解有机污染物。
在清洁能源领域,异质结纳米材料也可用于光电池、水分解和二氧化碳还
原等方面。
例如,TiO2/量子点异质结纳米材料表现出优异的光电转换效率,是一种潜在的光电催化材料。
总结起来,异质结纳米材料具有优异的光催化性能,这归因于其组成、结构和能带特性的调控。
这种材料在环境治理、清洁能源等领域的应用前
景十分广阔。
未来的研究将进一步探索异质结纳米材料的合成方法和光催
化机制,以提高其光催化性能,并为解决环境和能源问题提供更有效的解
决方案。