关键词： ZnO   Cu掺杂   缺陷共存   密度泛函理论   光催化  

摘要： 采用密度泛函理论研究了Cu掺杂及缺陷共存对ZnO光催化性能的影响.计算时考虑了富O和贫O两种掺杂条件.研究结果表明富O条件有利于Cu的掺杂，贫O条件则产生抑制作用.当Cu掺杂浓度较低时，不论在何种掺杂条件下，Cu的主要掺杂方式均为CuZn型.当Cu掺杂浓度较高时，富O条件下以CuZn-CuZn型掺杂方式为主，贫O条件下CuZn-CuZn和CuZn-Cui这两种掺杂方式都有可能出现.富O条件下Cu掺杂会促进VZn和Oi缺陷的产生，且引入的VZn和Oi缺陷趋向于距离Cu原子最近. Cu掺杂可有效降低ZnO的带隙宽度，且随着掺杂浓度的增加，相应模型的带隙宽度会继续降低. VZn、Oi和VO缺陷共存使相应模型的带隙宽度有所增加. Cu掺杂及VZn、Oi、VO缺陷共存使模型对可见光发生响应，扩展了模型对太阳光的吸收范围.对于Cu掺杂模型，富O条件下CuZn-CuZn是有利的光催化模型.对于缺陷共存模型，富O条件下CuZn-CuZn-VZn是有利的光催化模型，其次是CuZn-VZn和CuZn-Oi,贫O条件下CuZn-VO是有利的光催化模型.

关键词： 掺杂   单层二硫化钼   光催化   电子结构  

摘要： 为了提高MoS2的光催化能力，本研究基于第一性原理平面波赝势方法，对Cr、W、Fe、Co、Ni替换单层MoS2晶格中的Mo进行研究.结果表明：W的替换能为正值，Cr、Fe、Co、Ni的替换能为负值. Cr、W掺杂晶格产生畸变主要是杂质原子的共价半径引起的；Fe、Co、Ni掺杂晶格产生畸变主要是掺杂原子的自旋导致的.Cr、W、Fe、Co、Ni掺杂单层MoS2带隙类型没有发生改变，仍然为直接带隙，但禁带宽度变小，吸收带红移，尤其Fe、Co、Ni掺杂，导带下方有杂质能级使费米能级向高能方向移动，可以作为捕获电子陷阱，增加电子密度，减少光激发电子-空穴对的复合，有利于提升光催化能力.

关键词： 第一性原理   水分解   直接Z型异质结   光催化  

摘要： 寻找高效的光催化剂分解水制氢是解决能源危机和环境问题的有效途径之一.基于第一性原理,对InN/SnS_(2)异质结的几何结构、电子结构和光催化水分解性能进行研究.结果表明InN/SnS_(2)异质结是具有的Ⅱ型能带排列半导体材料可以有效地分离电子空穴对.在光激发下,较小的带隙以及合适的内建电场使得光生载流子迁移路径成“Z”字型,这保留了InN/SnS_(2)异质结强氧化还原能力.光生电子在InN的导带底累积并发生析氢反应,而积累在SnS_(2)上的光生空穴使析氧反应自发发生.它们的带边位置都跨越了水的氧化还原电位,证明能够实现水的完全分解.因此,InN/SnS_(2)异质结有希望成为高效光解水催化剂.

关键词： BiO_(2-x)   BiOCl   复合材料   光催化   异质结  

摘要： 采用简单的一步水热法制备得到片状结构的BiO_(2-x),然后通过溶剂热法将BiO_(2-x)与BiOCl进行复合,制备一系列BiO_(2-x)/BiOCl异质结复合材料。采取一系列测试的手段对所制备的BiO_(2-x)/BiOCl复合材料进行表征实验,对复合物的晶相构成、晶体形貌、稳定性进行研究。以罗丹明B(RhB)模拟作为难降解污染物,对所制备的BiO_(2-x)/BiOCl复合材料的光催化性能进行测试,结果表明一定比例的BiO_(2-x)/BiOCl复合物比纯的BiO_(2-x),BiOCl能够更快、更好、更彻底地降解有机污染物,具有更显著的光催化活性。同时经过5次循环实验及反应前后的XRD图谱表明所制备的材料具有优异的光化学稳定性,并且可以多次重复利用。基于自由基捕获实验,我们提出了可能的光催化机理。

关键词： 氧化石墨烯   P-g-C   N   复合材料   光催化   抗菌性能  

摘要： 通过静电自组装法制备了质子化石墨相氮化碳(P-g-C3N4)涂层的氧化石墨烯(GO)复合材料(GO@P-g-C3N4)，探究其在光催化抗菌方面的应用。通过SEM、TEM、XRD、XPS、Raman、UV-Vis DRS、稳态／瞬态荧光光谱(PL)等对GO@P-g-C3N4复合材料的微观形貌、晶态结构及光电性能进行表征，并通过调控P-g-C3N4的含量对GO@P-g-C3N4复合材料进行了结构优化。在模拟太阳光照射条件下，以大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)为实验对象，研究了不同P-g-C3N4含量的GO@P-g-C3N4复合材料的光催化抗菌性能，以及光照时间对抗菌性能的影响。结果表明：GO与P-g-C3N4以质量比为1∶4合成的GO@P-g-C3N4-80%复合材料，光照100 min后，对E. coli和S. aureus的抑菌率分别为98.80%和95.99%；光照150 min后，对E. coli和S. aureus的抑菌率均达到99%以上，抗菌性能显著优于GO与P-g-C3N4。

关键词： 可见光   炔烃   自由基反应   官能团化   光催化  

摘要： 作为有机分子中最基本的官能团之一，包含两个π键的碳碳三键蕴藏着多样有机转化的巨大潜力。其中，基于自由基对炔烃加成的官能团化反应是合成多样的功能化烯烃、酮，乃至烷烃分子的有效途径，同时也是构建多个化学键的重要手段。近十几年来，由于可见光介导的自由基反应策略符合绿色化学和可持续发展的理念，使得这种策略在炔烃官能团化方面的应用受到了广泛的关注。时至今日，光介导炔烃的自由基官能团化反应得到了空前的发展，随之涌现出许多新方法。本文主要综述了近五年来可见光介导炔烃的自由基1，2-官能团化反应的新进展，以构建的化学键种类进行分类，对涉及的自由基种类和反应类型进行了系统总结。分析讨论了反应的机理、普适性，以及优势与不足，并对该领域所面临的挑战和机遇进行了展望。

关键词： 太阳能水蒸发   光催化   协同效应   MoS   -g-C   N   罗丹明B  

摘要： 将界面太阳能水蒸发技术与光催化降解过程耦合被视为解决能源和环境问题的有效策略,但开发具有光热与催化协同效应的双功能蒸发器仍然具有挑战性.本文构建了MoS2-g-C3N4(MG)异质结并将其负载于气凝胶上制备了一系列双功能的MoS2-g-C3N4(MG)气凝胶蒸发器.这些MG气凝胶具有高比表面积、有效光吸收和高光催化活性,表现出优异的光热转换性能和光催化降解能力.MG气凝胶大的比表面积和丰富的孔隙结构不仅有利于水的渗透和蒸发焓的降低,还有利于有机污染物的吸附降解.其中,基于MG-0.4构筑的蒸发器具有1.72 kg m-2h-1的高水蒸发效率,同时表现出显著的罗丹明B降解效率(90.1%).这项工作为解决淡水短缺和水污染控制问题提供了一个新方法.

关键词： SnS_(2)   光催化   U(Ⅵ)   光还原  

摘要： 采用简便的水热法,通过改变原料、控制反应时间和温度制备了不同形貌(片状、颗粒状、棒状和花状)的硫化锡(SnS_(2)),通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的晶相和形貌进行了确认,利用紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)对材料的光学特征进行了分析。并探究了不同形貌SnS_(2)、pH、铀初始浓度及催化剂投加量对六价铀(U(Ⅵ))光还原过程的影响。结果表明,50 mg颗粒形态的SnS_(2),在pH=5.0的条件下具有最高的铀光还原性能,此外,随着铀初始浓度升高,光还原率也逐步升高。最后,确认了铀的还原价态为四价,同时探明了不同气氛对光还原过程的影响。

关键词： BBTB催化剂   光催化   氧化甲苯   异质结  

摘要： 挥发性有机化合物(VOCs)作为具有较强毒性的污染物，对生物和环境都产生了巨大的威胁.本文通过改变N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的添加量，制得不同比例的Bi/Bi2WO6(简称BBWO)，通过调控Bi单质的含量制得一系列Bi/B-TiO2/Bi2WO6(简称BBTB)催化剂，并测试其光催化降解甲苯的活性.结果表明：利用5 mL DMF制备的Bi/B-TiO2/Bi2WO6(简称5-BBTB)表现出最高的甲苯降解活性，1 h内甲苯降解效率可达85%.通过XRD、FTIR、Raman、XPS、SEM、TEM等表征技术对BBTB催化剂进行化学组成及氧空位等结构的分析，证明了Bi单质的成功析出.DRS、PL及电化学性能测试证明了Bi单质的引入可以有效地提高催化剂对于可见光的响应能力及电子-空穴的分离效率.同时，利用EPR表征分析了光催化降解甲苯的过程中产生的主要活性氧物种.Bi2WO6与B-TiO2(N2氛围下，500℃，3 h煅烧后的黑色TiO2)的异质结及Bi单质的存在提高了BBTB催化剂光催化转化甲苯的效率，但较多的Bi单质的存在会成为电子和空穴重组中心，从而造成催化活性的下降.

关键词： TiO   氧空位   光催化   H   O   合成   水处理技术  

摘要： 以纳米TiO2(P25)为原料，通过固相化学还原法制备了富含氧空位(OV)的纳米TiO2光催化剂(TiO2-OV)。采用XRD、SEM、XPS、EPR和UV-Vis DRS光谱对TiO2-OV进行了表征和测试。通过光催化实验和光电化学测试，考察了不同NaBH4用量(P25用量为2.0 g时)制备的TiO2-OV光催化生产H2O2的能力，并推测了其光催化反应机理。结果表明，TiO2-OV是锐钛矿型和金红石型晶体组成的混合物。当NaBH4用量为10 mg时，制备的TiO2-OV-10直接带隙能(Eg)为2.77 eV，导带(CB)为-0.84 eV，展示出最佳的光催化生产H2O2性能。在模拟太阳光照射下，H2O2的生产效率达到1752.8 μmol/(g·h)，其高效的光催化性能归因于TiO2表面产生了OV，适量的氧空位可作为电子陷阱，从而提高了光生电子-空穴的分离效率。催化剂经4次回收循环使用后，催化性能略有下降。TiO2-OV光催化生产H2O2的活性物种为超氧自由基、羟基自由基和空穴，CH3OH在促进光载体分离及生成H2O2方面发挥了重要作用。