关键词： 氮化碳纳米管   光催化   复合材料   第一性原理  

摘要： 介绍了氮化碳纳米管的结构、三种制备方法(模板法、超分子组装法和纳米片/微片卷曲法),结合国内外研究人员在g-C_(3)N_(4)纳米管方向取得的最新研究成果,列出了g-C_(3)N 4纳米管复合材料在光催化制取H_(2)、降解污染物、还原CO_(2)、生成H_(2)O_(2)、传感器等方面的应用。目前与氮化碳纳米管复合的材料局限于单原子或小分子,为增强氮化碳纳米管的应用,研究人员应基于已有的纳米管与聚合物复合的资料,尝试氮化碳纳米管与聚合物复合的研究。对g-C_(3)N_(4)纳米管材料的未来趋势进行了展望。

关键词： 共价有机框架   光催化   过氧化氢  

摘要： 共价有机框架(COFs)是一类新兴的功能性材料,它在光催化领域展现出了巨大的应用潜力,尤其在过氧化氢的合成方面显示出独特的优势。近年来,COFs在光催化合成过氧化氢领域的研究取得了显著的进展。本文旨在详细总结不同类型COFs的设计合成、光催化性能以及相关机理,深入探讨提升COFs在光催化制备过氧化氢性能的策略,包括构建电子供体–受体(D-A)结构、金属掺杂构建异质结和官能团修饰等方面。通过对多篇相关文献的系统分析,强调了COFs在提高光催化效率、增强结构稳定性以及灵活设计光活性单元等方面的独特优势。这些独特优势不仅有望提高过氧化氢的合成效率,还为COFs在光催化中的广泛应用奠定了基础。在此基础上,进一步推动COFs在光催化合成过氧化氢领域的研究,为其未来的发展提供了深刻的理解和启示。总体而言,COFs作为光催化领域的有望材料,具有广阔的应用前景,为绿色能源和可持续发展做出了积极贡献。

关键词： α-Fe_(2)O_(3)@TiO_(2)   形貌特征   光催化   乙烯清除  

摘要： 提高纳米TiO_(2)在可见光下光催化及乙烯清除效果。方法本文以FeCl_(3)·6H_(2)O和TiF4为原材料,采用水热合成法制备出以α-Fe_(2)O_(3)为核、以TiO_(2)为壳的纳米复合型材料α-Fe_(2)O_(3)@TiO_(2),通过X射线衍射、紫外可见漫反射吸收光谱及电子顺磁共振等光化学表征及乙烯清除实验,研究其光催化和乙烯清除能力。结果制备得到的α-Fe_(2)O_(3)粒子具有稳定的棒状结构,粒径长度为100~200 nm,宽度为50~100 nm;TiO_(2)粒子为分散均匀的锐钛型空心球,直径为100~200 nm;合成的α-Fe_(2)O_(3)@TiO_(2)纳米核壳球的禁带宽度降低到1.91 eV;DMPO-·O_(2)^(-)和DMPO-·OH的电子信号强度增大;具有优异的乙烯清除能力。结论本实验制备得到的α-Fe_(2)O_(3)@TiO_(2)纳米核壳球具有良好的光催化效果和乙烯清除能力,有望将其应用在果蔬保鲜中,实现杀菌、氧化分解有机物以及去除异味等功效,以达到延长货架期的目的。

关键词： 卤氧化铋   光催化   改性   碳材料   负载  

摘要： 【目的】卤氧化铋BiOX(X=Cl、Br、I)因其独特的层状结构和禁带宽度在光催化反应中表现出优异的活性与稳定性,已成为光催化材料领域极具前景的材料。因此,对卤氧化铋进行改性,使其拥有更高的光催化性能成为近年来研究的热点。【方法】概述了有机废水的污染现状及主要处理方式,特别是光催化降解技术的研究现状。综述了BiOX(X=Cl、Br、I)光催化材料在有机污染物降解方面的应用及改性措施,改性措施主要包括金属掺杂、异质结构筑和碳材料复合改性。【结果】关于金属掺杂改性和异质结构筑改性的方法研究得最多,光催化降解污染物的效率高,但存在掺杂的金属离子难回收,会对环境造成二次污染,构建异质结中存在逆反应、光屏蔽、副反应等问题。相较于以上两种改性方法,采用碳材料复合改性的方法通过吸附与光催化耦合提高光催化降解效率,可以降低催化剂的成本。【结论】通过对三种改性方法的比较,为卤氧化铋BiOX(X=Cl、Br、I)材料进行改性提供了参考与借鉴。生物碳是一种低成本、环境友好且可持续的含碳材料,采用生物碳对催化剂进行改性,可为解决目前迫在眉睫的环境有机染料污染和抗生素污染问题提供新方案。

关键词： 光催化   g-C_(3)N_(4)   生物炭   纳米零价铁   NO_(3)^(-)还原  

摘要： 通过在g-C_(3)N_(4)/生物炭(BC)材料表面还原沉积纳米零价铁(nZVI)制备了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI复合催化剂.利用SEM、TEM、XPS、XRD、UV-Vis DRS、光电流等对所制备的催化剂进行了物化性质和光电性能的表征,考察了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI在可见光照下对水中硝酸盐(NO_(3)^(-))的还原性能.结果表明,中性水体的最佳反应条件为g-C_(3)N_(4)/BC与nZVI的质量比为1:0.6,g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI的投加量为2g/L,NO_(3)^(-)的初始浓度为20mg/L.与nZVI,BC/nZVI,g-C_(3)N_(4)/nZVI相比,g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI表现出最快的NO_(3)^(-)还原速率(k=10.6×10^(-2)min^(-1))以及较高的脱氮性能(71.6%).实验进一步考察了g-C_(3)N_(4)/BC/nZVI还原NO_(3)^(-)过程中氮的变化规律.推测还原机理为:可见光照下,光生电子通过BC转移到n ZVI表面,提高了nZVI的反应活性和稳定性,同时,BC材料抑制光生空穴对nZVI的氧化作用;nZVI表面的活性电子将NO_(3)^(-)还原为N2和NH4+,而光生空穴则进一步将部分NH4+氧化为N2和其他气态产物.

关键词： 金属有机框架   复合材料   光催化   应用  

摘要： 金属有机框架(MOFs)材料已经成为光催化领域的研究热点。MOFs作为多孔材料,具有大的比表面积,有序的孔道结构,易于功能化等优势。然而,由于其较差的光捕获能力和稳定性,限制了其在光催化领域的应用。为了解决这个问题,研究人员开始将客体物质引入到MOF中,形成MOF复合材料。通过活性界面的构建和功能单元的引入,有针对性地优化了光吸收能力、电荷分离和反应活性,从而提高了整体光催化性能。此外,该复合材料具有多种活性位点,具有明确的配位构型,有利于光催化机理的研究。本文主要论述了MOF复合材料的类型,并介绍了它们在光催化分解水、CO2还原和有机反应中的最新应用。

关键词： 光催化   汽车尾气降解   TiO_(2)   石墨相氮化碳  

摘要： 随着汽车尾气对空气质量的负面影响日益严重,光催化技术在环保领域的应用逐渐受到重视。因此,基于二氧化钛(TiO_(2))和石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))的光催化性能,制备了一种g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合光催化剂,旨在提高汽车尾气的降解效率,即:选用三聚氰胺(C_(3)H_(6)N_(6))、双氰胺(C_(2)H_(4)N_(4))和尿素(CH4N2O)作为前驱体制备g-C_(3)N_(4),通过质量损失和尾气降解实验分析筛选出最佳前驱体,并设计了不同质量比的g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合光催化剂;通过对比分析单体和复合光催化剂的光催化性能,确定了复合光催化剂的最佳质量比。实验结果表明:制备g-C_(3)N_(4)的最佳前驱体为C_(3)H_(6)N_(6),当复合光催化剂的最佳质量比为C_(3)H_(6)N_(6)∶TiO_(2)=2∶1时,复合光催化剂的降解效率达到最佳;g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合光催化剂在60 min内对HC、CO和NO_(x)的降解率分别为16.12%、16.87%和45.37%,其降解效率明显高于单体TiO_(2)。该研究结果为进一步优化光催化技术提供了有益的参考,有助于推动其在环保领域的应用和发展。

关键词： 复合材料的制备   陶瓷基   复合材料学   金属基   领域专家   聚合物基   光催化   仿生  

摘要： 1征稿范围本刊主要刊载复合材料基础研究和应用研究方面具有创新性和重要意义的原始性高水平研究学术论文,以及由该领域专家亲自撰写的反映本学科最新发展状况的综述性研究论文。刊载范围:先进功能(光热电磁等)、仿生、新能源、轻质、光催化、生物、(纳米)纤维、颗粒等改性或增强聚合物基、金属基、陶瓷基等复合材料的制备、性能及应用。

关键词： Cr(VI)   黄药   光催化   协同机制   降解   去除  

摘要： 为进一步研究黄药和Cr(VI)共存体系中,Cr(VI)对黄药光降解性能的影响以及两者协同作用机制,本文以煤矸石/钒酸铋(CG/BiVO_(4))为光催化剂,黄药和Cr(VI)共存体系为研究对象,通过光催化活性测试以及紫外光谱、红外光谱、离子色谱和猝灭实验等技术手段,深入研究黄药光氧化和Cr(VI)光还原过程以及两者之间的协同作用机制。结果表明,在黄药和Cr(VI)的共存体系中,两者之间存在显著的协同效应,当黄药浓度为25 mg/L、pH=7、催化剂投加量为1.5 g/L、Cr(VI)浓度为2.0 mg/L、反应480 min时,CG/BiVO4对黄药和Cr(VI)的去除率均达最佳,分别是98.81%和88.80%;基于响应面法预测得到共存体系中黄药的降解率为94.79%,与实际降解率相差3.82%,该响应面模型可预测共存体系下黄药的降解过程;共存体系中黄药的C=S振动优先发生变化,其次为C-O-C、S-H、S-C-S和丁基,光反应3 h形成中间产物过黄药(ROCSSO-),7 h的转化率最高为97.94%;协同作用机制研究发现,Cr(VI)光还原会迅速捕捉光生e-,黄药光降解会大量消耗h_(+),两者在光反应过程中不断消耗光生电子和空穴,一方面可抑制光生电子和空穴对的复合,延长光生电子空穴对的寿命;另一方面光生电子-空穴对的快速消耗,加速了光能向化学能的转化,提高了可见光利用率的同时生成大量光生电子空穴对,进而促使黄药和Cr(VI)的协同去除。

关键词： 静电纺丝   光催化   六价铬   金属有机框架物   氯氧化铋  

摘要： 为改善UiO-66-NH_(2)的光催化活性,以热氧化稳定处理的电纺聚丙烯腈(TSPAN)纳米纤维为载体,通过溶剂热法原位负载UiO-66-NH_(2)和Bi OCl晶体,设计构筑了柔性BiOCl@UiO-66-NH_(2)@TSPAN复合纳米纤维,并考察了其可见光催化还原Cr(VI)的性能.结果表明,UiO-66-NH_(2)和BiOCl可先后均匀负载于TSPAN纤维表面,且由于BiOCl的引入,形成了BiOCl/UiO-66-NH_(2)异质结构,提高了材料的可见光响应性,降低了光生电子空穴对的复合率,对Cr(VI)表现出增强的可见光驱动光催化还原活性,在120min内还原率达到100%,5次循环后,保持良好的稳定性,对Cr(VI)的光催化还原效率仍在90%以上.此外,该复合材料具有柔韧性,可以快速方便地从反应溶液中分离.