异质结纳米材料光催化性能
光催化产氢 c3n4 异质结
光催化产氢是指利用光能将水分解为氢和氧的一种技术。
这种技术可以利用可再生能源来产生氢燃料，从而实现清洁能源的生产和利用。
在光催化产氢过程中，催化剂的选择和设计至关重要。
C3N4异质结作为一种重要的光催化剂，在光催化产氢中具有很大的潜力。
1. C3N4的特性C3N4是一种具有开放排列的异质结构，其分子结构中含有大量的氮原子，具有良好的光吸收性能。
这种材料具有高表面积、良好的光催化活性和稳定性等优良特性，可以作为一种理想的光催化剂。
C3N4还具有低成本、易获取等优点，因此在光催化产氢领域备受关注。
2. C3N4异质结的设计与制备在C3N4的基础上构建异质结，可以有效改善其光催化性能。
一种常见的策略是引入其他金属催化剂或半导体材料与C3N4形成异质结，以增强其光吸收能力和光生载流子的分离效率。
将贵金属纳米颗粒加载到C3N4表面，可以提高其光催化活性。
另一种策略是在C3N4表面修饰半导体材料，如二氧化钛或二硫化钨等，形成异质结以提高其光生电子和空穴的分离效率。
这些设计和制备方法都可以有效改善C3N4的光催化性能，增强其在光催化产氢中的应用潜力。
3. C3N4异质结在光催化产氢中的应用C3N4异质结在光催化产氢中具有广泛的应用前景。
研究表明，C3N4异质结能够有效吸收可见光，并促进光生电子和空穴的分离，从而加速水的光解反应。
与单一的C3N4相比，C3N4异质结不仅具有更高的光催化活性，而且还能够实现光谱范围的拓宽，使得其在不同光照条件下都具有优异的性能。
C3N4异质结在太阳能光解水制氢、光催化CO2还原等领域具有重要的应用价值。
4. C3N4异质结的挑战与展望尽管C3N4异质结在光催化产氢中表现出良好的性能，但也面临一些挑战。
其光催化机理尚未完全明确，需要进一步深入的研究。
C3N4异质结的制备方法和工艺还需要进一步优化，以提高其稳定性和可控性。
C3N4异质结的应用范围还有待扩大，需要更多的实验和理论研究来探索其在不同光催化领域的潜力。
异质结 内建电场 光催化 光催化 产氢 硫化物 单原子-概述说明以及解释
异质结内建电场光催化光催化产氢硫化物单原子-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述随着环境污染和能源危机的日益加剧，开发高效、环保的能源转化技术成为当前重要的研究方向之一。
光催化产氢技术作为一种可持续发展的能源转化方式，具有巨大的应用潜力。
在光催化产氢过程中，异质结、内建电场和硫化物单原子等材料起着重要的作用。
本文将首先介绍异质结的概念和特点，其中异质结作为一种具有不同晶体结构或化学成分的界面结构，其在光催化中扮演着重要角色。
其次，我们将探讨内建电场在光催化过程中的作用机制，内建电场能够调控光生载流子的分离和传输，从而提高光催化产氢的效率。
最后，我们将详细介绍硫化物单原子在光催化产氢中的应用，硫化物单原子具有良好的光催化活性和稳定性，可有效促进水的光解产氢反应。
通过对这些关键材料和机制的研究，我们有望为光催化产氢技术的发展提供新的思路和解决方案，推动能源领域的创新和进步。
1.2 文章结构文章结构部分包括引言、正文和结论三个部分。
在引言中，我们将介绍文章的主题和研究背景，引出文章的研究目的。
在正文中，我们将详细探讨异质结的概念和特点，内建电场在光催化中的作用，以及硫化物单原子在光催化产氢中的应用。
最后，在结论部分，我们将对整个研究进行总结，并展望未来的研究方向，最终得出结论。
整个文章结构分明，逻辑清晰，有助于读者对研究内容进行系统地理解和掌握。
1.3 目的本文的目的是探讨异质结内建电场在光催化中的作用以及硫化物单原子在光催化产氢中的应用。
通过对这些关键概念的深入研究，我们希望能够揭示它们在光催化领域中的重要性和潜在应用，为开发更高效的光催化材料提供理论基础和实践指导。
同时，本文也旨在为读者提供对光催化产氢技术的深入了解，促进相关领域的研究和发展。
通过系统的分析和讨论，我们希望为光催化产氢技术的发展做出贡献，推动清洁能源产业的进步与发展。
2.正文2.1 异质结的概念和特点异质结是指两种不同材料的结合界面，具有不同晶格结构和能带结构的区域。
纳米材料的光学吸收率与光催化效果
纳米材料的光学吸收率与光催化效果在当今科技领域，纳米材料因其独特的性质和广泛的应用前景备受关注。
其中，纳米材料的光学吸收率和光催化效果是两个关键的特性，它们在能源、环境、医学等众多领域都发挥着重要作用。
要理解纳米材料的光学吸收率，首先得明白光是一种电磁波。
当光照射到材料表面时，部分光会被反射，部分会被吸收，还有一部分会透过材料。
而纳米材料由于其尺寸极小，通常在 1 到 100 纳米之间，这就导致了其与普通宏观材料在光学性质上存在显著差异。
纳米材料的尺寸效应是影响其光学吸收率的重要因素之一。
随着尺寸的减小，纳米材料的比表面积增大，表面原子所占比例增加。
这些表面原子的配位不饱和，具有较高的活性，能够与入射光发生更强烈的相互作用，从而提高光学吸收率。
比如说，纳米金属颗粒的表面等离子共振效应就是一个典型的例子。
当纳米金属颗粒的尺寸和形状合适时，在特定波长的光照射下，自由电子会集体振荡，产生强烈的吸收峰，使得纳米金属颗粒在该波长处具有极高的光学吸收率。
纳米材料的能带结构也对光学吸收率有着关键影响。
与体相材料相比，纳米材料的能带结构会发生变化，出现量子限域效应。
这意味着能隙会随着纳米材料尺寸的减小而增大或减小，从而改变了对不同波长光的吸收能力。
例如，纳米半导体材料的能隙变大时，其吸收边会向短波方向移动，表现出蓝移现象；反之，能隙变小时则会出现红移现象。
此外，纳米材料的形貌和结构同样会影响光学吸收率。
比如，纳米线、纳米管、纳米片等不同的形貌，其对光的散射和吸收特性各不相同。
具有多孔结构的纳米材料，由于内部存在大量的孔隙和界面，能够增加光的多次散射和吸收路径，进而提高光学吸收率。
说完光学吸收率，咱们再聊聊光催化效果。
光催化是指在光的照射下，材料能够促进化学反应的进行。
纳米材料在光催化领域展现出了巨大的潜力。
纳米材料的高光学吸收率为其光催化性能提供了基础。
吸收更多的光能意味着能够产生更多的光生载流子，即电子和空穴。
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
《基于g-C3N4的全有机异质结光催化制氢性能研究》
《基于g-C3N4的全有机异质结光催化制氢性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和传统能源的日益枯竭，寻找清洁、可再生的能源已经成为全球关注的焦点。
光催化制氢技术以其环保、可持续、可再生等优势受到了广泛的关注。
在众多的光催化材料中，全有机异质结材料因其结构独特、制备工艺简单等优点备受关注。
本文以g-C3N4为研究对象，通过制备全有机异质结光催化剂，探讨其制氢性能及潜在应用。
二、g-C3N4概述g-C3N4是一种具有独特二维层状结构的非金属光催化剂。
其优点在于结构稳定、制备成本低、无毒等。
此外，g-C3N4具有较好的可见光吸收性能，能够在可见光下驱动水分解制氢，是一种极具潜力的光催化材料。
三、全有机异质结光催化剂的制备与表征本研究采用全有机异质结结构，通过将不同能级的有机分子与g-C3N4结合，形成异质结结构。
首先，通过化学气相沉积法制备g-C3N4纳米片；然后，将具有合适能级的有机分子通过物理吸附或化学键合的方式与g-C3N4结合，形成全有机异质结光催化剂。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的光催化剂进行表征，证实了全有机异质结结构的成功制备。
四、光催化制氢性能研究本部分主要研究全有机异质结光催化剂的制氢性能。
首先，在模拟太阳光照射下，对所制备的光催化剂进行光催化制氢实验。
实验结果表明，全有机异质结光催化剂具有较高的制氢速率和稳定性。
此外，通过改变有机分子的种类和含量，可以调节光催化剂的能级结构，进一步优化其制氢性能。
同时，我们还研究了催化剂的循环使用性能和稳定性，发现该催化剂具有良好的循环使用性能和长期稳定性。
五、性能优化与机理探讨为了进一步提高全有机异质结光催化剂的制氢性能，我们进行了性能优化研究。
通过改变催化剂的制备条件、调节有机分子的种类和含量等手段，实现了制氢性能的显著提升。
此外，我们还通过理论计算和实验手段探讨了光催化制氢的机理。
结果表明，全有机异质结结构能够有效地促进光生电子和空穴的分离和传输，从而提高光催化制氢的效率。
异质结光催化
异质结光催化异质结光催化是一种新兴的催化技术，它将异质结材料与光催化技术相结合，具有广泛的应用前景。
异质结光催化技术以其高效、环境友好的特点，在能源转化、环境治理、有机合成等领域展现出巨大的潜力。
在能源转化方面，异质结光催化技术可以用于太阳能光电转化。
通过将光敏材料与半导体材料结合，可以实现太阳光的高效转化为电能。
例如，通过将钛酸钡纳米片和二氧化钛纳米颗粒组装成异质结，可以实现对太阳能的高效吸收和光电转化。
这种异质结光催化系统具有较高的光电转化效率和稳定性，可以为可再生能源的开发和利用提供新的途径。
在环境治理方面，异质结光催化技术可以用于有害气体的降解和废水处理。
例如，将钛酸钡和氧化锌纳米颗粒组装成异质结，可以利用光催化反应将有害气体如二氧化硫、甲醛等转化为无害的物质。
同时，异质结光催化技术还可以用于废水中有机物的降解和重金属离子的去除。
通过调控异质结材料的组合和结构，可以实现对不同污染物的高效去除和降解，为环境治理提供了新的解决方案。
在有机合成方面，异质结光催化技术可以用于有机反应的促进和选择性控制。
通过将金属纳米颗粒和有机分子组装成异质结，可以利用光催化反应实现有机反应的高效催化。
例如，将银纳米颗粒和二氧化钛纳米线组装成异质结，可以实现对有机物的选择性氧化反应。
这种异质结光催化系统具有高效、低成本和可重复使用等优点，可以为有机合成的绿色化提供新的途径。
异质结光催化技术是一种具有广泛应用前景的催化技术。
它在能源转化、环境治理和有机合成等领域展现出巨大的潜力。
随着对异质结材料和光催化机制的深入研究，异质结光催化技术将进一步发展，并为解决能源与环境问题提供有效的解决方案。
我们有理由相信，异质结光催化技术将在未来的科技发展中发挥重要作用，为人类的可持续发展做出贡献。
AgIAgBrSiO2异质结纳米复合材料的制备及其光催化降解研究
AgI-AgBr/SiO2异质结纳米复合材料的制备及其光催化降解研究随着经济水平的不断发展，人们生活质量的不断提高，人们的健康意识也不断加深，追求健康的生存环境已经成为人们目标。
然而目前在治理水体中难以降解的有机污染物时通常采用的大部分光催化剂只有在紫外光下才具有催化活性，不能够有效利用自然界的大部分可见光，因此利用半导体技术制备具有可见光催化活性的光催化剂成为了目前研究的热点，本研究主要目的是研究一种利用可见光对水体中有机污染物进行降解的半导体光催化剂。
本研究以有序介孔SiO2为载体，首先用沉积-沉淀法制备AgBr/SiO2复合材料，利用AgI的溶度积比AgBr的小，采用简单的离子交换手段，用I-取代AgBr中的部分Br-即可在AgBr的表面生成AgI，构建AgI/AgBr异质结，制备AgI-AgBr/SiO2异质结构纳米复合材料，这样就将介孔SiO2与AgX有效的结合起来，形成了具有高比表面积及特殊性能的纳米复合颗粒。
Ag本身具有的光敏性能在与介孔二氧化硅复合后将得到进一步的继承甚至加强，这种具有新颖结构的无机复合材料在催化、吸附分离、光电、生物等领域具有更加广泛的应用。
国内外研究现状：有序介孔二氧化硅材料具有以下主要特征：(1)大的比表面积和孔道容量；(2)材料颗粒外形规则，且具有可控性；(3)孔道结构规则并且保持高度的有序性；(4)孔径均匀分布窄，并在一定纳米范围内(2nm~10nm)连续可调；(5)具有很好的水热稳定性[1,2]。
这些特性使其在催化、吸附脱附方面有很重要的应用，并且近几年逐渐发展成为一种良好的载体材料。
由于氧化硅材料具有无毒、原材料丰富、生物兼容性好并且制备技术成熟等优点使其成为目前研究开发的热点[3]。
各种新型的二氧化硅复合材料也不断的被研究出来，并且应用于各个领域。
AgX由于其独特的光敏性，目前已越来越多的被应用到光催化剂制备领域，通常通过沉积-沉淀法负载到各种载体上，形成各种复合型光催化剂。
Co-BiVO4异质结光催化剂的制备及其性能
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第11期·4080·化 工 进展Co-BiVO 4异质结光催化剂的制备及其性能黄文迪1，孙静2，申婷婷2，王西奎1（1齐鲁工业大学化学与制药工程学院，山东 济南 250353；2齐鲁工业大学环境科学与工程学院，山东 济南250353）摘要：采用一步水热法合成具有高效光催化活性的Co-BiVO 4纳米复合材料。
该材料通过Co 氧化物包覆在钒酸铋表面构成p-n 型异质结结构。
通过X 射线衍射仪（XRD ）、扫描电子显微镜（SEM ）、高倍透射电镜（HRTEM ）、X 射线光电子能谱（XPS ）、紫外可见漫反射（UV-vis DRS ）等对所制备的纳米光催化剂进行形貌、结构、组成及光电性能表征分析。
发现Co 是以氧化物的形式负载在BiVO 4的表面，并且复合材料的可见光吸收带发生了红移。
利用亚甲基蓝（MB ）作为目标污染物，以可见光作为光源考察不同材料的光催化性能。
结果表明，Co-BiVO 4复合光催化剂的催化活性明显高于纯BiVO 4。
当Bi 和Co 的复合比为2∶1时，Co-BiVO 4的光催化活性最高，与纯BiVO 4相比光催化反应速率提高了4倍。
本研究完善了铋系异质结和过渡金属提高光催化活性的相关机理。
关键词：催化剂；钴-钒酸铋；异质结；水热；降解中图分类号：O643.36 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）11–4080–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0407Preparation and properties of Co-doped BiVO 4 heterojunction photocatalysts fabricated by hydrothermal methodHUANG Wendi 1，SUN Jing 2，SHEN Tingting 2，WANG Xikui 1（1College of Chemical and Pharmaceutical Engineering ，Qilu University of Technology ，Jinan 250353，Shandong, China ；2College of Environmental Science and Engineering ，Qilu University of Technology ，Jinan 250353，Shandong,China ）Abstract: A unique Co-BiVO 4 photocatalyst with heterostructure was synthesized via a simple one-stephydrothermal method. The material forms a p-n-type heterojunction structure by coating cobalt oxide on the surface of BiVO 4. The morphology, structure, composition and optical property of the as-prepared nanocomposites were characterized by XRD, SEM, HRTEM, XPS, and UV-vis DRS. Characterization analysis showed that cobalt loaded on the surface of BiVO 4 as oxide and the catalyst showed a significant red-shift in the absorption band in the visible region. The photocatalytic activities of the samples were examined by studying the degradation of methylene blue (MB) under visible-light irradiation. The results showed that the photocatalytic activity of Co-BiVO 4 was increased by 4 times, compared with pure BiVO 4 under visible light irradiation. The best photocatalytic activity was achieved when the molar ratio of Bi ∶Co was 1∶2. The improving mechanisms of bismuth heterojunction and transition metal were further elucidating in the work.Key words: catalyst ；Co-BiVO 4；heterojunction ；hydrothermal ；degradation物控制化学与工艺。
MoS2@ZnO异质结纳米材料的制备及光催化性能
MoS2@ZnO异质结纳米材料的制备及光催化性能张辉;宋海燕;阮舒红;黄雯倩;高志红【摘要】通过超声法制备了形貌均一的MoS2@ZnO异质结光催化材料.采用X 射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光致发光光谱(PL)、光电流密度测试等方法对样品的形貌、结构及光催化性能进行了研究.扫描电镜结果表明,MoS2@ZnO 异质结复合材料由直径约20～40 nm的ZnO纳米球包裹的MoS2纳米片组成.光致发光光谱、光电流密度测试结果表明,MoS2的质量分数为1.0％的MoS2@ZnO异质结材料(最佳样品)能更有效地分离光生电子和空穴对,降低复合几率,提高其光催化效率.以初始质量浓度为15 mg/L的亚甲基蓝(MB)为模拟废水,研究纯ZnO纳米球和MoS2@ZnO系列异质结复合材料在250 W Xe灯下的光催化活性,结果表明最佳样品MoS2@ZnO异质结材料对亚甲基蓝的光催化降解效率相比纯ZnO纳米球提高了l5.2％.并且经3次循环实验后,该材料的光催化性能基本不受影响,说明了其稳定性强.【期刊名称】《华南师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(051)001【总页数】7页(P35-41)【关键词】MoS2@ZnO;异质结;亚甲基蓝;光催化【作者】张辉;宋海燕;阮舒红;黄雯倩;高志红【作者单位】华南师范大学化学与环境学院,广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广州510006;华南师范大学实验中心,广州510006【正文语种】中文【中图分类】P593自从1972 年FUJISHIMA 和HONDA 报道利用TiO2光解水以来，半导体光催化降解有机污染物已经成为一个潜在有效的解决方法[1]. ZnO 纳米材料具有廉价、无污染和光催化效率高等特点，使其在光降解有机物研究中占有重要的位置. 例如催化降解罗丹明B(RhB)、抗生素盐酸四环素(TC)和亚甲基蓝(MB)等污染物[2-4]. 然而，由于ZnO具有较宽的禁带宽度(3.37 eV)，使其只能吸收波长小于400 nm 的紫外光，光能利用率较低；光生电子和空穴的复合率高，载流子寿命短；同时光生电子和空穴在半导体材料中的迁移能力较弱. 这些都阻碍了 ZnO在光催化领域的进一步发展和应用[5-8]. 近年来，大量研究表明，ZnO与不同禁带宽度半导体材料的复合，可以在界面处建立界面异质结电场[9]，利用该电场对光生电子和空穴的分离作用，提高光生电子和空穴分离与转移能力，从而有效提高光催化效率[10-12]. KHANCHANDANI等[13]合成ZnO/In2S3核壳异质结光催化材料能促进电子和空穴的有效分离. YU等[14]通过对ZnO纳米结构进行表面改性的方法合成了CF@ZnO/CdS 异质结光催化复合材料，利用ZnO和CdS所形成的异质结界面有效降低光生电子空穴的复合，延长载流子的寿命，从而提高其光催化活性. 类石墨烯材料MoS2是一种新型的二维材料. 它不仅具有石墨烯的一些优异性质，而且作为窄带隙半导体(禁带宽度约为1.3～1.8 eV)，表现出良好的光催化活性，吸引了越来越多研究者的关注[15]. ZnO是n型半导体，而MoS2由于容易存在硫空穴也显示为n型半导体特性. MoS2晶粒和ZnO晶粒能紧密结合形成n-n型MoS2@ZnO异质结复合光催化材料，且在两相界面处由于内建电场的存在将有助于光生电子迅速从MoS2的导带转移到ZnO的导带上;同时光生空穴则聚集在MoS2的价带上，从而有效地抑制了光生电子和空穴的二次复合，提升了MoS2@ZnO异质结材料的整体光催化效率. 然而ZnO与MoS2复合的光催化剂仍存在制备复杂、禁带宽度难以控制、表面与界面效应差等问题[16].针对上述问题，本文合成了表面积较大的片状MoS2纳米材料，以增加MoS2与ZnO 晶粒之间的相互作用，增强复合材料的表面与界面效应. 研究了ZnO和MoS2@ZnO纳米材料的光催化性能.1 实验部分1.1 试剂与仪器Zn(CH3COO)2·2H2O、Na2MoO4·2H2O、三乙醇胺、CS(NH2)2、无水乙醇购自广州化学试剂有限公司，均为分析纯.X射线粉末衍射仪(XRD，D8 Advance型，德国Bruker)，采用Cu靶Kα(=1.540 56 nm)辐射，管电压为40 kV，管电流为40 mA，扫描范围5°～80°，用于观察样品的晶型; 场发射扫描电子显微镜(SEM，Zeiss Ultra 55型，德国Carl Zeiss)，用于观察材料的形貌和结构；X射线能量分析仪(EDX，ELEGRE型，北京意力博通)，用于测定产物的成分；紫外-可见分光光度计(UV-1700型，日本岛津)，用于测定665 nm处MB溶液的吸光度；光致发光光谱仪(PL，RF-6000，日本岛津)，激发光源波长为200 nm，测定不同样品的光致发光强度; 电化学分析仪(CHI660D型，上海辰华)，使用三电极体系，采用负载有催化剂样品面积为0.5×0.5 cm2的玻碳电极作为工作电极，铂电极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，浓度为0.2 mol/L的Na2SO4溶液作为电解液，利用紫外光照射下测试的光电流密度-时间曲线来分析其光电化学活性.1.2 样品制备1.2.1 ZnO纳米球的合成准确称取0.500 0 g Zn(CH3COO)2 ·2H2O溶于120mL去离子水中，量取10 mL三乙醇胺加入到上述溶液中，超声分散30 min，再将混合溶液在90 ℃的水浴锅中反应30 min. 冷却至室温，收集沉积物，分别用去离子水和无水乙醇反复离心清洗，所得产物在烘箱中于60 ℃下干燥6 h得到ZnO纳米球.1.2.2 MoS2纳米片的合成称取0.390 1 g钼酸钠晶体Na2MoO4·2H2O溶于10 mL去离子水中，搅拌使其混合均匀; 称取0.937 6 g CS(NH2)2缓慢加入到上述溶液中，磁力搅拌1 h后，将反应液转移到100 mL高压反应釜中，在210 ℃下反应24 h，得到黑色固体，经乙醇和去离子水多次洗涤，再将样品放入烘箱中80 ℃下干燥6 h，得到黑色MoS2纳米片粉末.1.2.3 MoS2@ZnO异质结的合成称取50 mg制备的ZnO纳米球和适量的MoS2纳米片分散到50 mL乙醇中，并且超声2 h,然后将生成的悬浮液在水浴锅中100 ℃下搅拌加热，以去除乙醇，所得产物在真空干燥箱中80 ℃下恒温干燥10 h，收集样品. 制得MoS2质量分数分别为0.5%、1.0%和2.0%的MoS2@ZnO异质结光催化剂，分别标记为“MoS2(0.5%)@ZnO”、“MoS2(1.0%)@ZnO”、“MoS2 (2.0%)@ZnO”.1.3 亚甲基蓝的光催化降解动力学实验分别称取ZnO和含有MoS2不同质量分数的MoS2@ZnO复合纳米材料各0.100 0 g，超声分散在100 mL质量浓度为15 mg/L的MB溶液中，避光超声分散使其混合均匀，暗箱中磁力搅拌反应30 min. 然后用250 W的Xe灯作为光源，进行光催化降解实验，每隔10 min取样，用0.22 μm滤膜过滤，去除悬浮催化剂，终止反应. 测定MB溶液的吸光度，通过外标法转化为MB的质量浓度(ρt). 可计算出降解率:降解率=(ρ0-ρt)/ρ0×100%，(1)其中，ρ0和ρt分别表示MB在初始和t时刻的质量浓度.2 结果与讨论2.1 样品结构与形貌分析图1为ZnO和系列MoS2@ZnO异质结材料的XRD谱. 制备的ZnO纳米球在2θ=31.74°、34.40°、36.29°、47.50°、56.55°、62.91°和67.97°处出现了特征衍射峰，其峰强度与峰位与六方纤锌矿结构ZnO 标准衍射卡片(JCPDS No. 36-1451)一致，表明其结构均为六方晶系纤锌矿结构. 同时，未出现杂质峰，说明ZnO 样品具有较高的纯度，而且半宽峰较窄，表明其结晶度高.图1 不同样品的XRD谱Figure 1 The XRD patterns of different samples然而在MoS2@ZnO 异质结材料的XRD谱中末出现MoS2的特征衍射峰，这可能是MoS2在复合材料中含量低，分散度高，未能引起复合材料晶相的改变[17]. 半导体催化剂的尺寸和形貌对半导体催化剂的光催化活性影响很大[18]. 图2为ZnO纳米球、MoS2纳米片和MoS2(1.0%)@ZnO异质结纳米结构的SEM图. 图2 ZnO 纳米球、MoS2纳米片和MoS2(2.0%)@ZnO的SEM图Figure 2 The SEM images of ZnO nanospheres, MoS2 nanosheets andMoS2(2.0%)@ZnO利用热水解法制备的ZnO纳米球呈均匀分布状态，直径在20～40 nm之间(图2A). 水热法合成的MoS2为片状纳米花瓣状结构，层层堆叠(图2B). 图2C与2A 相比，从MoS2(2.0%)@ZnO异质结纳米结构中可以明显看出，ZnO 纳米球已嵌入到片状MoS2纳米层间，并被MoS2纳米片包裹着，这一结果说明MoS2@ZnO复合材料中可形成较多的异质结界面，有利于光生载流子的分离与迁移[19]，可提高MoS2@ZnO异质结纳米结构的光催化性能.MoS2(2.0%)@ZnO异质结的EDX 能谱(图3)图3 MoS2(2.0%)@ZnO的EDX 能谱Figure 3 The EDS spectrum ofMoS2(2.0%)@ZnO显示，该样品中含有Zn、O、Mo和S元素，其中Zn和O元素含量较高，说明ZnO占主要成分；同时含有少量的Mo和S元素，这主要是因为在复合材料中MoS2的质量分数小，同时也证明成功合成了MoS2@ZnO异质结纳米复合材料.2.2 光致发光性质图4为ZnO以及MoS2@ZnO异质结复合催化剂的光致发光光谱. 半导体材料在受到能量合适的入射光的激发后，可产生光生电子和空穴，当这些光生电子和空穴发生二次复合后会转换为光致发光信号，而光致发光强度与光生电子和空穴的复合速率呈正相关. 光致发光越强，光生电子和空穴复合越强烈，光生电子的寿命越短. ZnO和MoS2@ZnO异质结的发光峰波长都位于478 nm左右，该发射峰是电子从导带向锌空位形成的受主能级跃迁，该结论与文献[20]的理论计算结果一致，KOHAN等[20]的研究表明：ZnO中的点缺陷和缔合缺陷的能级跃迁能量为2.60 eV，相应发光峰波长为478 nm.图4 不同样品的光致发光光谱Figure 4 The PL spectra of different samples 与ZnO相比，MoS2@ZnO异质结复合材料的发光峰强度有所降低，这是因为ZnO与MoS2之间会形成n-n异质结电场，使在ZnO上产生的光生电子可以迅速转移到MoS2上，同时在MoS2上发生迁移，从而在一定程度上抑制了光生电子从导带向锌空位形成的受主能级跃迁，使其发光峰强度降低.MoS2(0.5%)@ZnO和MoS2(2.0%)@ZnO的发光峰强度明显大于MoS2(1.0%)@ZnO的，这是因为在MoS2(0.5%)@ZnO复合材料中MoS2引入量太少，无法形成足够多的n-n异质结电场，使ZnO上产生的光生电子及时转移到MoS2上，并不能有效降低电子-空穴复合效率；而在MoS2(2.0%)@ZnO异质结复合材料中，多余的MoS2又会形成光生电子和空穴的复合中心，使一部分光生电子和空穴发生二次复合，导致光致发光峰的强度反而增强,这不利于提高光催化性能.2.3 光电化学性能测试为了进一步表征制备材料光生电子-空穴的分离能力，测试了系列样品的光生电流密度-时间曲线. 光电流密度越大说明其光生电子-空穴复合率越低，光电响应越明显[21]. 图5是ZnO和系列MoS2@ZnO异质结复合材料在紫外光照射下的光生电流密度-时间曲线，所有异质结复合材料的光生电流密度均比ZnO的高，其中MoS2(1.0%)@ZnO的光生电流密度最高，说明其光生电子-空穴复合率最低，同时也观察到该样品在关灯后光电极上出现尖峰，这是因为，在开灯时光电流密度过大导致在关灯后电荷转移的低扩散造成的. 上述结果也与光致发光光谱的结果一致，说明MoS2(1.0%)@ZnO异质结复合材料能有效提高电子-空穴的分离能力.图5 不同材料瞬态光电流响应曲线Figure 5 The transient photocurrent responses of different materials在经历3个开、关灯循环后，可以看到光生电流密度逐渐下降，可解释为：在浓度为0.2 mol/L的Na2SO4溶液中，光照条件下的ZnO以及MoS2@ZnO异质结复合材料均存在一定的自身光腐蚀现象[17].2.4 光催化性能测试图6为各样品催化降解MB的动力学曲线，ZnO在光照80 min后，对MB的降解率为68.6%，而MoS2复合的质量分数为0.5%、1.0%和2.0%的MoS2@ZnO 对MB的光催化降解率分别为72.1%、83.8%和73.3%. 这一结果表明，MoS2的包裹使MoS2@ZnO纳米结构具有更优异的光催化性能. 其中MoS2(1.0%)@ZnO 异质结复合材料对MB的光催化降解效果最好，这一结果与光致发光光谱和光电流密度测试的结果一致. 当MoS2复合的质量分数为0.5%时，由于MoS2复合量过少，使复合光催化剂形成异质结界面的活性位点少，限制了MoS2(0.5%)@ZnO异质结复合材料对MB的光降解效率；当MoS2质量分数为2.0%时，由于MoS2是灰蓝色材料，它会吸收大量入射光，在MoS2与 ZnO之间存在对光的竞争，MoS2复合量过多会阻碍ZnO对光的吸收，导致MoS2(2.0%)@ZnO对MB的光催化效果下降.图6 不同材料对MB降解的动力学曲线Figure 6 The MB degradation dynamics of different materials由于催化剂的光催化性能稳定性在实际应用中非常重要,因此研究MoS2(1.0%)@ZnO异质结复合材料光催化降解MB性能的循环稳定性. 图7是MoS2(1.0%)@ZnO对MB溶液经过3次循环测试所得的降解曲线. 在3次循环中,MoS2(1.0%)@ZnO对MB的降解率依次为83.7%、83.7%和82.7%，循环使用对光催化活性影响不大,这说明MoS2(1.0%)@ZnO光催化降解MB溶液的重复性、稳定性很好.图7 MoS2(1.0%)@ZnO光催化降解MB的循环稳定性Figure 7 Recycling stability of MoS2(1.0%)@ZnO composite in the photocatalytic degradation of MB2.5 光催化机理由图4～6可知，MoS2@ZnO异质结明显提高了对MB的光催化降解活性,其中MoS2(1.0%)@ZnO的光生电子-空穴复合率最低，光催化降解活性最高.图8为光照射下MoS2(1.0%)@ZnO异质结的光催化机理图. 由于在MoS2@ZnO异质结中，ZnO的禁带宽度较宽，而MoS2的禁带宽度较窄，它们之间固有的能级差使得光生电子和空穴能够相对容易地在2种半导体材料间传递和迁移. 当入射光照射到MoS2@ZnO异质结光催化材料的表面后，ZnO与MoS2半导体材料均被激发，电子从半导体材料价带跃迁到导带形成载流子，在ZnO与MoS2半导体的两相界面处，由于n-n异质结内建电场的存在，载流子将在这些区域发生快速分离，光生电子由MoS2半导体的导带上迅速转移到ZnO半导体的导带上，同时，光生空穴从ZnO半导体价带向MoS2半导体的价带迁移，从而有效地抑制光生电子-空穴的二次复合，提高了光催化性能. 大量研究表明，适当的晶格缺陷可以成为俘获电子或空穴的陷阱，促进光生电子和空穴的分离[22]，在MoS2@ZnO异质结的ZnO晶格和MoS2晶格接触处会形成一些晶格缺陷，这种晶格缺陷也有利于抑制电子和空穴的复合，增加载流子的寿命从而提高光催化效率.图8 MoS2(1.0%)@ZnO光催化降解MB的机理Figure 8 Mechanism of MoS2(1.0%)@ZnO composite in the photocatalytic degradation of MBMoS2@ZnO异质结复合材料光催化降解MB的反应可以简单表示如下:ZnO+MoS2+hν→e-(ZnO)+h+(MoS2)HO2·+H2O→OH·+H2O2H2O2→2·OHh+(MoS2)+H2O→·OH+H+·OH+MB→CO2+H2O光生电子将聚集在ZnO的导带上并在吸附氧气后，生成超氧化物阴离子自由基这种超氧化物阴离子自由基和MoS2表面的空穴能够与水分子发生反应，生成具有强氧化性的·OH基团，可高效降解有机物MB[23]. 所以，MoS2@ZnO异质结复合光催化材料表现出了优异的光催化性能.3 结论通过简单的超声法合成了MoS2@ZnO异质结复合材料光催化剂. 采用XRD、SEM、光致发光光谱、光电流密度测试等方法对样品进行表征与分析，结果表明：(1)在MoS2@ZnO异质结复合材料中，ZnO纳米球表面包裹了MoS2纳米片，该结构能有效地分离光生电子和空穴对，使得它们的二次复合机会降低，从而提高其光催化效率; (2)光催化性能测试结果显示，MoS2@ZnO异质结复合材料表现出良好的光催化活性，其中MoS2复合质量分数为1.0%的MoS2(1.0%)@ZnO异质结材料对亚甲基蓝的光催化降解效率最高，相比纯ZnO的降解效率提高了15.2%，且具有很好的光催化循环稳定性. 因此，该材料作为一种经济型材料，在废水处理方面有非常好的应用前景.参考文献：【相关文献】[1] FUJISHIMA A,HONDA K. 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异质结 光催化 nature-概述说明以及解释
异质结光催化nature-概述说明以及解释1.引言1.1 概述异质结光催化作为一种新兴的研究领域，近年来备受研究者们的关注。
它利用异质结构中的界面效应，结合光催化作用，能够实现高效的光催化反应。
通过将不同材料的异质结构组合在一起，可以有效提高光催化反应的效率和选择性，从而在环境净化、水分解、有机合成等领域具有广泛的应用前景。
本文将对异质结光催化的基本概念、应用领域和未来发展进行深入探讨，希望能够为读者提供全面而深入的了解，促进该领域的进一步研究和应用。
1.2 文章结构:本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将对异质结光催化进行概述，并介绍文章的结构和目的。
在正文部分，将详细讨论异质结光催化的基本概念、应用领域以及未来发展趋势。
最后，在结论部分对全文进行总结，展望异质结光催化在未来的发展前景，并以一段结束语来结束全文。
通过这样的结构安排，旨在全面、系统地探讨异质结光催化的重要性和未来发展方向。
1.3 目的本文旨在探讨异质结光催化在环境保护、能源转化等领域的重要性和应用，分析其基本概念和未来发展趋势。
通过对异质结光催化技术的深入了解，可以为环境保护和可持续发展提供新的思路和解决方案。
同时，希望通过本文的撰写，能够进一步推动异质结光催化技术的研究和应用，促进其在实际生产中的应用与推广。
2.正文2.1 异质结光催化的基本概念异质结光催化是指利用不同材料界面处的能带差异来实现光催化反应的一种技术。
在异质结界面上，由于两种不同材料的电子结构有所不同，形成了能带偏移，这种能带偏移可以促使光生载流子的分离与再结合，从而实现光催化反应。
异质结光催化的关键在于选择合适的材料组合，以确保在光照条件下产生高效的光生载流子。
常用的材料包括钛酸锶、氧化锌等。
在异质结界面处，光生载流子将在材料间传输并参与催化反应，从而实现对有机废水、二氧化碳还原等重要化学反应的实现。
总的来说，异质结光催化是一种有着独特机制的光催化技术，通过合理设计和构建异质结界面，实现光生载流子的高效分离和利用，从而提高光催化反应的效率和选择性。
《基于g-C3N4的全有机异质结光催化制氢性能研究》范文
《基于g-C3N4的全有机异质结光催化制氢性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的日益增长和环境污染的日益严重，开发高效、清洁、可持续的能源转化技术显得尤为重要。
其中，光催化制氢技术因其在太阳能转换利用中的高效性，被认为是解决能源和环境问题的重要途径。
g-C3N4作为一种具有独特性能的全有机光催化剂，其在光催化制氢领域的应用逐渐受到广泛关注。
本文旨在研究基于g-C3N4的全有机异质结光催化制氢性能，为光催化制氢技术的发展提供理论支持。
二、g-C3N4材料概述g-C3N4是一种具有优异光学性能和化学稳定性的全有机光催化剂，其独特的电子结构和物理性质使其在光催化制氢方面具有广泛应用。
g-C3N4主要由碳和氮元素组成，合成过程简单且环保，是当前光催化制氢领域的热门研究材料。
三、全有机异质结光催化剂设计为了进一步提高g-C3N4的光催化制氢性能，本文设计了一种全有机异质结光催化剂。
该催化剂以g-C3N4为基础，通过与其他有机材料构建异质结结构，从而增强光吸收能力、提高载流子分离效率。
此外，异质结结构还可以有效抑制光生电子和空穴的复合，提高光催化反应的效率。
四、实验方法与过程本文采用多种表征手段对所制备的光催化剂进行性能评估。
首先，通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对催化剂的晶体结构和形貌进行表征。
其次，利用紫外-可见光谱（UV-Vis）和荧光光谱（PL）分析催化剂的光学性能。
最后，通过光催化制氢实验评估催化剂的制氢性能。
实验过程中，我们详细记录了催化剂的制备过程、实验条件及结果。
具体包括前驱体的选择、催化剂的合成方法、光催化制氢实验的操作步骤及结果等。
五、结果与讨论1. 光吸收性能：通过UV-Vis光谱分析，我们发现所制备的全有机异质结光催化剂具有优异的光吸收性能，可有效吸收可见光范围内的光线。
2. 载流子分离效率：PL谱图显示，与纯g-C3N4相比，全有机异质结光催化剂的载流子分离效率得到显著提高。
异质结 science 光催化-概述说明以及解释
异质结science 光催化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述随着社会的发展和环境问题的日益突出，寻找一种高效、可持续的能源和环境治理手段成为了科学家们的共同关注。
在这方面，光催化技术作为一种有巨大潜力的技术，逐渐引起了广泛的关注和研究。
光催化技术借助于光能的转化和利用，通过光生电子-空穴对的产生和利用，实现了一系列的能源转化和环境治理过程。
其中，异质结在光催化中具有重要作用。
异质结由两种或多种不同材料的界面组成，通过在界面上形成能带偏差，从而实现光生电子-空穴对的高效分离。
这种异质结的能带偏差使得光生电子和空穴有利于在异质结界面上进行化学反应，达到了光催化技术的高效转化。
光催化技术在环境治理领域的应用广泛，如水污染治理、VOCs处理、二氧化碳减排等。
而异质结在其中的作用是不可忽视的。
通过合理设计和调控异质结的结构和组分，可以实现对特定污染物的高效降解和转化，从而达到环境净化的目的。
此外，对于能源转化领域而言，光催化技术也具备巨大的潜力。
通过利用太阳能等清洁能源，光催化技术可以实现水分解产氢、太阳能电池等能源转化过程。
而异质结的引入，可以进一步提高光催化材料的光吸收和电子传输效率，实现光催化过程的可持续和高效转化。
综上所述，异质结在光催化中具有重要作用，通过其独特的能带结构和界面特性，实现了光生电子-空穴对的高效分离和利用。
因此，深入研究异质结在光催化中的应用以及其调控机制，将为环境治理和能源转化领域的发展提供新的思路和解决方案。
在本文接下来的部分，将介绍光催化技术的原理和异质结的相关研究进展，以期为读者带来全面而深入的了解。
文章结构部分的内容可以编写如下：1.2 文章结构本文主要分为三个部分，包括引言、正文和结论。
引言部分主要介绍本文研究的背景和意义，首先概述了异质结科学和光催化技术的研究现状以及其在环境治理、能源转化等领域的重要性。
接着，简要说明了本文的结构，即分别介绍异质结的基本概念和光催化的原理，然后探讨异质结在光催化中的应用，并对未来的发展进行展望。
tio2异质结光催化基本原理’
tio2异质结光催化基本原理’TiO2异质结光催化基本原理随着环境污染和能源危机的日益严重，寻找一种高效、环保的能源转化和污染治理方法成为迫切的需求。
光催化技术作为一种具有巨大潜力的技术，在能源转化和环境治理领域得到了广泛的关注和研究。
其中，TiO2异质结光催化作为一种重要的光催化材料，其基本原理和机制备受关注。
TiO2异质结是指由TiO2光催化剂与其他材料组成的异质结构。
通过与其他材料的接触和相互作用，提高了光催化剂的光吸收能力和光生载流子的分离效率，从而提高了光催化剂的催化性能。
在TiO2异质结光催化过程中，光生载流子的产生是关键步骤。
当光照射到TiO2异质结表面时，光子被吸收并激发了材料中的电子，产生了光生电子和空穴。
其中，光生电子具有较高的还原能力，可以参与氧化反应；空穴具有较强的氧化能力，可以参与还原反应。
因此，光生电子和空穴的分离是实现高效光催化的关键。
TiO2异质结中的其他材料在光生载流子的分离和传输中起到了重要的作用。
例如，与TiO2形成异质结的半导体材料能够与TiO2形成p-n结或n-n结，形成内建电场，有利于光生载流子的分离。
此外，TiO2异质结中的金属纳米颗粒能够作为光生电子的接收剂，提高光生载流子的分离效率。
此外，还有一些有机物质可以吸附在TiO2异质结表面，增加光催化剂的光吸收能力。
除了光生载流子的分离，光催化反应的速率也取决于反应物质的吸附和表面活性。
TiO2异质结的表面具有较高的比表面积和活性位点，可以提供更多的吸附位点和反应位点，从而增加反应物质的吸附量和反应速率。
光催化反应的条件也对反应速率和效果有重要影响。
光照强度、光照时间、反应温度等因素都会影响光生载流子的产生和反应物质的吸附与反应。
合理调控这些条件，可以优化光催化反应的效果。
总结起来，TiO2异质结光催化的基本原理是通过与其他材料形成异质结构，提高光催化剂的光吸收能力和光生载流子的分离效率，从而实现高效的光催化反应。
gC3N4光催化性能的研究进展
gC3N4光催化性能的研究进展一、本文概述1、介绍gC3N4的基本性质和应用背景。
石墨相氮化碳（gC3N4）是一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在光催化领域引起了广泛关注。
gC3N4具有类似于石墨烯的层状结构，但其组成元素为碳和氮，而非石墨烯中的纯碳。
这种结构赋予了gC3N4良好的化学稳定性和独特的光学特性。
在光照条件下，gC3N4能够有效吸收光能并转化为化学能，从而驱动光催化反应的发生。
近年来，随着环境污染问题的日益严重和能源需求的不断增长，光催化技术作为一种高效、环保的能源转换和污染物治理手段，受到了广泛研究。
gC3N4作为一种性能优异的光催化剂，在光解水产氢、有机物降解、二氧化碳还原等方面展现出巨大的应用潜力。
gC3N4还具有原料来源广泛、制备工艺简单、成本低廉等优点，使得其在光催化领域的应用前景十分广阔。
因此，对gC3N4光催化性能的研究不仅有助于推动光催化技术的发展，也为解决当前的环境和能源问题提供了新的思路和方法。
本文将对gC3N4光催化性能的研究进展进行综述，以期为相关领域的研究提供参考和借鉴。
2、阐述光催化技术的重要性和gC3N4在光催化领域的研究意义。
光催化技术，作为一种高效、环保的能源转换方式，近年来受到了广泛的关注和研究。
该技术利用光能激发催化剂产生电子-空穴对，进而驱动氧化还原反应的发生，实现光能向化学能的转换。
这种技术不仅可以在太阳能利用、环境治理、有机物合成等领域发挥重要作用，而且对于推动可持续发展和绿色化学的发展具有重要意义。
在众多光催化剂中，石墨相氮化碳（gC3N4）因其独特的结构和性质，成为了光催化领域的研究热点。
gC3N4是一种非金属半导体材料，具有合适的禁带宽度、良好的化学稳定性和丰富的表面活性位点，这些性质使得gC3N4在光催化领域具有广阔的应用前景。
gC3N4的制备原料丰富、成本低廉，且制备方法多样，这为其在实际应用中的推广提供了有力支持。
《2024年基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究》范文
《基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究》篇一基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，光催化技术作为一种绿色、环保的能源转换和污染治理技术，受到了广泛关注。
其中，光催化剂是光催化技术的核心组成部分。
近年来，Bi2WO6和Bi2O2CO3因其优异的光催化性能和环保特性，被广泛应用于光催化领域。
本文以制备基于异质结的Bi2WO6/Bi2O2CO3光催化剂为主要研究对象，对其制备方法及性能进行深入研究。
二、文献综述光催化剂的制备方法和性能研究一直是光催化领域的热点。
Bi2WO6和Bi2O2CO3作为两种具有优异光催化性能的材料，其复合应用更是备受关注。
异质结光催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等。
其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、反应条件温和等优点，被广泛应用于光催化剂的制备。
异质结光催化剂的优点在于能够提高光生电子和空穴的分离效率，从而提高光催化性能。
Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂的制备及其性能研究已成为当前研究的热点。
然而，关于其制备过程中各参数对光催化性能的影响以及实际应用的报道仍需进一步深入。
三、实验方法本文采用溶胶-凝胶法制备Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂。
具体步骤如下：1. 制备Bi2WO6前驱体溶液；2. 制备Bi2O2CO3前驱体溶液；3. 将两种前驱体溶液按照一定比例混合，进行溶胶-凝胶反应；4. 将得到的凝胶进行干燥、煅烧，得到Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂。
在实验过程中，我们研究了不同比例、不同煅烧温度等因素对光催化剂性能的影响。
四、结果与讨论1. 催化剂表征通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂进行表征。
结果表明，随着Bi2O2CO3含量的增加，催化剂的晶体结构发生变化，形成了良好的异质结结构。
基于p-n异质结的光电纳米器件作为新一代的高效光催化剂
基于p-n异质结的光电纳米器件作为新一代的高效光催化剂：发展高效可见光催化剂的出发点1）Efficient solar energy absorption2）Separation and transportation of the photogenerated charge carriers3）Redox cocatalysts for efficient charge utilizatio n4）Reliability of the photocatalystsNew insights are required to design the light absorption, charge separation and transfer processes and the integration with redox cocatalysts to enable a new generation of highly efficient photocatalysts. In general, photocatalysis involves a complicated sequence of multiple synergistic or competing steps, including light harvesting, charge generation, separation, transportation, recombination and utilization. Although significant effort has been devoted to optimize each one of these processes, which has led to the development of a wide range of materials and architectures for effective photocatalytic systems, few studies have treated these problems coherently. Very often, the optimization of one parameter could lead to the degradation of the other. It remains a significant challenge to distinguish which factor(s) dominates the overall photocatalytic activity, and it is important to address these problems together.New insights are required to design the light absorption, charge separation and transfer processes and the integration with redox cocatalysts. Rational design of the photocatalyst with the consideration of the whole process could facilitate the creation of highly effective photocatalysts. Semi-conductor nano-architectures that integrate multiple functional components in the nanoscale could allow efficient charge generation, separation, transportation and utilization to enable a new generation of highly efficient photocatalysts.1-12附录：通俗来说，欧姆接触和肖特基接触都属于金属和半导体接触的情况，理想的欧姆接触就像是导线连通，无论正反向测试，电阻都是零，而肖特基接触在接正向电压时，电阻为零，接反向电压时，电阻无穷大，即：具有单向导电性。
异质结纳米材料光催化性能
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。
对p-n异质结ZnO-Cu2O复合光催化剂的研究分析
应液迅速混合，形成气-液-固悬浮液，生产的硫颗颗粒细小易附着于溶液中的小气泡上浮到液面，形成硫泡沫层，从而阻碍了硫的完全沉降与回收，使过滤困难。
临界流体系统公司建议用表面活性剂可提高硫的颗粒度，改善过滤性能，例加入癸醇后，硫粒度由原来的1.9μm增大到23.8μm。
7国外硫磺分离工艺研究成果为解决硫磺回收问题，日本学者做了很多的研究。
在低于硫熔点(55~80℃)和加压条件下，用含Fe3+的强酸性溶液氧化吸收H2S，并在高于硫熔点(130℃)的温度下分离熔融态硫磺。
此方法的优点是可得到高纯度的硫磺，不足之处是形成的硫磺中含有漂浮的硫磺粒子。
此外，这样生成的硫磺以胶体状态存在，粘性很大，所以难于分离，需要在分离设备之前添加搅拌设备以加速硫磺聚集。
为了进一步研究，一些日本学者提出用一种吸收剂分离漂浮状态的硫磺，但是效果不好。
日本专利NO58，323/1988中，还有一些日本学者改进了工艺过程：将漂浮的硫粒子引入一个沉淀分离器，接着进入液-固分离器，减轻了液固分离器的负担。
但是这些方法存在的共同问题是吸收塔的类型和操作条件的不同，会造成漂浮硫磺颗粒的数量增加，这样使吸收塔内部结构复杂，操作步骤繁琐，工艺过程复杂。
在欧洲专利EP0464，532中，将上述方法进行了改进，氧化吸收过程仍在高于硫磺熔点的温度下进行，但是分离硫磺之前，先将分散在溶液中熔融状态的硫磺颗粒聚并成大颗粒。
这样不仅提高了硫磺了分离效率，减小了分离设备体积，而且稳定了电解效率。
8结语尽管很多学者就H2S制氢过程中硫磺分离做了一些研究，但是都未能取得满意的成绩。
所以间接电解H2S制氢过程中硫磺分离的技术继续值得去研究。
只有硫磺分离技术有所突破，才能是间接电解H2S进一步改进，氢气资源真正的被利用。
参考文献：[1]鄂利海,周定,雒怀庆等.电化学间接氧化法处理H2S气体的研究.化工环保,2001,24(1):6-10.[2]鄂利海,栾耕时,武开军等.用Fe3＋盐间接电化学氧化法吸收硫化氢制氢工艺.抚顺石油学院学报,1998,18(24):9-13. [3]Clarke E T,Solouki T,Russel D V,et al.Transformation of Polysulfidic Sulfur to Element Sulfur in a Chelated Iron Hydro⁃gen Sulfide Oxidation Process.Analytica Chimica Acta,1994, (299):97-111.[4]刘常青,张平民,陈启元.温度对含硫化氢废气氧化吸收的影响.中南工业大学学报,1998,29(4):347-350.[5]罗文利,赵永丰.从硫化氢中回收氢气和硫磺的方法.石油大学学报,1994,18(4):99.[6]刘相,李发永,曹作刚等.炼厂酸性气体吸收工艺的实验研究.石油大学学报(自然版),2005,29(3):112-115.[7]刘团练.间接电解硫化氢制氢的方法改进(硕士学位论文).北京:中国石油大学(北京),2004.基金项目：榆林职业技术学院项目名称：硫化氢制氢过程中强化硫磺分离技术研究项目编号:K201607作者简介：李培艳，女，(1984-)，陕西榆林人，汉，硕士，讲师，研究方向：化工工艺。
MOF半导体异质结的构建及其光催化性能研究
MOF半导体异质结的构建及其光催化性能研究MOF(金属有机框架)是一类由金属离子与有机配体通过化学键持续构成的结晶材料。
由于其特殊的孔道结构和高度可调性，MOF在催化、吸附、气体储存等领域有着广泛的应用前景。
MOF半导体异质结是将MOF材料与传统的半导体材料相结合，形成异质结构。
MOF半导体异质结具有复合材料的优点，结合了MOF的高度可调性和半导体的电子传输性能，从而提高了光催化性能。
因此，研究MOF半导体异质结的构建及其光催化性能对于提高光催化材料的效率至关重要。
构建MOF半导体异质结的方法有多种，包括溶液处理法、原位生长法和后续修饰法等。
其中，溶液处理法是一种基于扩散的构建方法，通过将MOF沉积在半导体表面来形成异质结构。
原位生长法是通过在半导体表面直接合成MOF材料。
后续修饰法是指在半导体表面修饰MOF材料，如通过沉积金属颗粒或有机染料。
光催化性能的研究主要关注两个方面：光吸收和光生电子转移。
MOF半导体异质结的光吸收主要由MOF材料负责，因为MOF材料具有广谱吸收的特点。
而MOF半导体异质结的光生电子转移则由两个组分负责，MOF材料负责电子的产生，半导体材料负责电子的传输。
为了提高MOF半导体异质结的光催化性能，可以采用以下策略：改变MOF材料的组分和结构，调控MOF材料的吸收光谱范围和分子催化活性；改变半导体材料的表面形态和结构，提高光生电子的传输效率；调节异质结界面的能级结构，优化光生电子的转移效率；组装多重异质结构，形成级联效应以提高光催化活性。
最后，MOF半导体异质结的光催化性能研究对于发展高效、可持续的光催化材料具有重要意义。
通过构建合理的异质结构，调控材料的光吸收和电子转移性质，可以提高光催化材料的效率及稳定性。
同时，探索新的构建方法和策略，为MOF半导体异质结的应用拓展提供了新的思路。
光热-光催化双功能Au@Cu2O二元异质结的制备及其对水的清洁处理
光热-光催化双功能Au@Cu2O二元异质结的制备及其对水的清洁处理作者：王诚董欣欣张华郑敏来源：《现代纺织技术》2023年第06期摘要：為制备具有光热和光催化性能的双功能织物用于净化水，通过分子组装制备出兼具可见光与近红外响应的金/氧化亚铜异质结纳米颗粒（Au@Cu2O），使用轧-烘-焙将纳米材料整理到棉织物上，得到可用于界面蒸发生产清洁水的光热-光催化双功能棉织物。
利用SEM、TEM、UV-VIS-NIR、XRD、FTIR等对Au@Cu2O及Au@Cu2O改性棉织物进行形貌、结构的表征，并对改性棉织物在模拟太阳光下对水的净化处理性能进行研究。
结果表明：Au@Cu2O改性棉织物具有良好的光热、光催化性能，在功率密度0.1 W/cm2的模拟太阳光源照射下，Au@Cu2O改性棉织物的蒸发速率为1.25 kg/（m2·h），太阳光-蒸汽转换效率为77.4%，可见光辐照180 min后对甲基橙的降解率达到89.2%。
制备的Au@Cu2O改性棉织物在净化水领域展示出良好的应用潜力。
关键词：Au@Cu2O；光热转换；光催化；双功能织物；界面蒸发中图分类号：TS101.3 文献标志码：A 文章编号：1009-265X（2023）06-0043-08淡水资源的短缺已经成为威胁人类生存、发展的重要因素。
目前全世界生活在半干旱或极端干旱地区的人口占40%，预计到2025年将增加至60%［1-2］。
废水修复技术能够有效缓解淡水资源不足的问题，相较于传统的电渗析、多级蒸馏、渗透等方案，太阳能驱动的界面水蒸发技术展现出极佳的应用前景［3-5］。
目前用于界面蒸发的各种光热材料，如碳材料、等离子体材料、半导体和聚合物等，其研究重点集中在通过改进材料提高蒸发速率，而忽视了太阳光-蒸汽产生过程中非挥发性杂质可能会残留，甚至在水中富集而导致更严重污染［6-10］。
目前对光热光催化蒸发系统的研究较为浅显，仅仅是将独立的光热材料与光催化材料在同一基材上进行简单的堆积［11-12］，设计并制备一种兼具光热与光催化性能的材料具有现实意义。
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密级★保密期限：（涉密论文须标注）Z S T UZhejiang 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)第三章还原法制备的Cu2O/TNTS及其光催化性能(方法A) (25)3.1引言 (25)3.2实验 (25)3.2.1主要试剂和仪器 (25)3.2.2实验方法和步骤 (26)3.2.2.1TNTS的合成 (26)3.2.2.2Cu2O/TNTS的制备 (26)3.2.2.3Cu2O/TNTS中Cu2O粒径的调控 (26)3.3实验结果与讨论 (26)3.3.1Cu2O/TNTS的表征 (26)3.3.1.1XRD表征 (26)3.3.1.2SEM与TEM表征 (27)3.3.1.3DRS表征 (29)3.3.1.4N2吸附-脱附表征 (30)3.3.2吸附性能 (31)3.3.3光催化性能实验 (32)3.3.4Cu2O/TNTS复合材料中Cu2O颗粒的粒径调控 (33)本章小结 (37)参考文献 (37)第四章水热法制备的Cu2O/TNTS及其光催化性能(方法B) (39)4.1引言 (39)4.2实验 (39)4.2.1主要试剂和仪器 (39)4.2.2实验方法和步骤 (40)4.3实验结果与讨论 (40)4.3.1Cu2O/TNTS的表征 (40)4.3.1.1XRD表征 (40)4.3.1.2SEM与TEM表征 (41)4.3.1.3PL表征 (44)4.3.1.4DRS表征 (44)4.3.1.5N2吸附-脱附表征 (45)4.3.2吸附实验结果与讨论 (46)4.3.2.1吸附性能实验 (46)4.3.2.2吸附重复性实验 (47)4.3.3光催化性能实验 (47)本章小结 (48)参考文献 (49)第五章两种方法制备的Cu2O/TNTS对比 (51)5.1引言 (51)5.2实验方法对比 (51)5.3光催化剂表征对比 (52)5.3.1XRD表征对比 (52)5.3.2SEM与TEM表征对比 (52)5.3.3N2吸附-脱附与BET表征对比 (54)5.4吸附性能对比 (55)5.5光催化性能对比 (56)本章小结 (58)参考文献 (58)第六章总结 (60)硕士期间发表的论文 (61)致谢 (62)中文摘要纳米TiO2具有光化学稳定性好、不产生二次污染等优点在可再生能源利用和环境保护等领域具有潜在的应用前景。
但由于其只能吸收紫外光，这就极大限制了纳米TiO2在光催化领域的应用与发展。
为了扩展纳米TiO2的光响应范围，本文以p-n型Cu2O/TiO2异质结纳米材料为主要研究对象，分别研究了纳米TiO2颗粒和钛酸盐纳米管负载纳米Cu2O的复合光催化剂的光催化性能，以及探讨了纳米Cu2O的粒径大小对复合纳米材料光催化性能的影响，为制备高效的异质结纳米复合光催化材料提供了参考，具体内容如下：以商用的TiO2（P25）为原材料水热制备钛酸盐纳米管(TNTS)，再用浸渍还原法将纳米Cu2O还原在P25和TNTS表面上，合成Cu2O/P25和Cu2O/TNTS(方法A)，然后将合成的Cu2O/P25进一步水热合成Cu2O/TNTS(方法B)，通过XRD表明，还原法制备的Cu2O 纯度较高，TEM和SEM表明Cu2O以2-3 nm小颗粒形式负载在P25和TNTS表面，Cu2O/TNTS(方法B)具有较好的形貌，而Cu2O/TNTS(方法A)纳米管有所断裂，N2吸附-脱附表明Cu2O/TNTS(方法B)具有较大比表面积，Cu2O/TNTS(方法A)的比表面积比单一组分TNTS更小，DRS(固体紫外漫反射)阐明了纳米Cu2O与TiO2是通过化学键结合在一起的。
通过对还原剂浓度的调控来改变Cu2O/P25和Cu2O/TNTS(方法A)上纳米Cu2O的粒径大小及分布，TEM测试能表明，随着葡萄糖浓度的增加，复合材料上纳米Cu2O的粒径是变小的，分布更分散，通过对亚甲基蓝的光催化降解实验能证明纳米Cu2O粒径更小的复合材料表现出更好的光催化活性，DRS测试表明纳米Cu2O粒径的变小由于量子限制效应会使其能隙变大，使得p-n结构中的两个半导体的导带能隙差距更大，有利于光生电子在p-n结界面的有效转移从而提高光催化活性。
在吸附实验中，探究两种方法制备的Cu2O/TNTS的吸附性能，得出Cu2O/TNTS(方法B)的吸附性能优于单一组分的TNTS，而Cu2O/TNTS(方法A)的吸附性能弱于单一组分的TNTS，在吸附热力学模型研究中，两者都符合Langmuir吸附等温方程式，在动力学研究中，Cu2O/TNTS(方法A)符合二级动力学模型，而Cu2O/TNTS(方法B)符合一级动力学模型，说明两种方法制备的Cu2O/TNTS的吸附模式是不一样的。
在光催化试验中，探究两种方法制备的Cu2O/TNTS在可见光照射下的光催化性能，以及探究了Cu2O/TNTS在催化降解亚甲基蓝过程中的活性物质影响。
实验结果表明，Cu2O/TNTS(方法B)比Cu2O/TNTS(方法A)具有更高的光催化活性。
关键词：纳米Cu2O；光催化；吸附Structure and photocatalytic performance of p-n heterojunction Cu2O/TiO2nanomateralsAbstractNano-TiO2 has a potential application prospect in environmental protection and renewable energy because of its good photochemical stability and free-from secondary pollution.Because TiO2only absorb ultraviolet light,which greatly limites its photocatalysis application and development.In order to expand its photoresponse to visible light rang,we set the p-n Cu2O/TiO2 heterojunction nanomaterals as the main research object, the thesis studied the photocatalytic performance of Cu2O-loaded TiO2particles and titanate nanotubes respectively,especially focused on the influence of Cu2O particle size on the properties of composite photocatalytic nanomaterials.It provides the basis for the development of new hight efficiency p-n heterojunction photocatalyst.Main comtent includes：P25 was used as raw material to synthesized the titanate nanotubes(TNTS）with hydrothermal treatment,we obtained the Cu2O/TiO2and Cu2O/TNTS(method A) by impregnation reduction method,then Cu2O/TiO2was used as the substrate to further hydrothermal synthesis Cu2O/TNTS(method B).XRD characterization indicates that Cu2O is clearly presented in the catalysts by the impregnation reduction method. TEM and SEM characterization show that the P25 and TNTS are decorated by smaller Cu2O nanoparticles with particle sizes of about 2-3 nm, TEM and SEM show that Cu2O/TNTS(method B)owns more uniform tubes and Cu2O/TNTS(method A)tubes were mostly cracked. N2 adsorption /desorption shows that Cu2O/TNTS(method B)has larger specific surface area.DRS demonstrated the Cu2O is chemical bonded to both TiO2 particles and titanate nanotubes.The particle sizes of Cu2O nanoparticles on TiO2particles or titanate nanotubes can be changed by controlling the reductant concentration, TEM shows that the particle sizes of Cu2O nanoparticles decrease with the increase of glucose concentration.Based on the photocatalytic degradation of methylene blue test,it shows that the small Cu2O nanoparticles own better photocatalytic activity. DRS shows that the energy gap of Cu2O nanoparticles increase with the decrease of Cu2O nanoparticles sizes due to quantum confinement effect, which enlarge the energy gap between two conduction band in p-n heterojunction, favor in the effective transfer ofphotoproduction electron in p-n heterojunction barrier so as to improve the photocatalytic activity.In the adsorption test,we explored the adsorption performance of the Cu2O/TNTS prepared by two different methods.We found that the adsorption performance of Cu2O/TNTS (method B) is superior to the single component TNTS and the adsorption performance of Cu2O/TNTS (method A) is weaker than the single component TNTS.In the study of adsoption isotherms, all of them conform to Langmuir single molecule layer isothermal adsorption model.However, Cu2O/TNTS (method B) conformed to the pseudo- first -order adsorption dynamic model, while the Cu2O/TNTS (method A) conformed to the pseudo- second -order model.In the photocatalytic test, we explored the photocatalytic performance of the Cu2O/TNTS prepared by two different methods. The results show that the Cu2O/TNTS (method B) have a higher photocatalytic activity than Cu2O/TNTS (method A) under visible light irradiation.Key Words: nano-Cu2O; photocatalytic; adsorption第一章前言1.1背景随着现代化学工业的迅猛发展和人们生活水平的不断提高，环境污染与能源短缺成为了21世纪人类面临的最大问题和挑战。