可见光响应复合金属氧化物光催化剂的分子设计
基于表面等离子体共振效应的Ag(Au)
2016年第35卷第1期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·131·化工进展基于表面等离子体共振效应的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究进展邵先坤，郝勇敢，刘同宣，胡路阳，王媛媛，李本侠（安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南 232001）摘要：由具有表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）效应的贵金属（Ag、Au等）纳米粒子和半导体纳米结构组成的纳米复合光催化剂具有优异的可见光光催化活性，成为新型光催化材料的研究热点之一。
本文综述了Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的制备方法、基本性质以及光催化应用方面的一些重要研究进展；重点介绍了Ag(Au)等纳米粒子的表面等离子共振增强可见光催化活性的机理，以及Ag(Au)纳米粒子与不同类型半导体复合的光催化剂的光催化性能，其中所涉及的半导体包括金属氧化物、硫化物和其他一些半导体；本领域未来几年的研究热点将集中于新型高效的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的微结构调控及其用于可见光驱动有机反应的机理研究。
本文为基于SPR效应构建Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究提供了有力的参考依据，并且指出Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究是发展可见光高效光催化剂的重要方向。
关键词：贵金属；表面等离子体共振；可见光响应；催化剂；降解；制氢中图分类号：O 649.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）01–0131–07DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.017Research progress of Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalystsbased on surface plasmon resonanceSHAO Xiankun，HAO Yonggan，LIU Tongxuan，HU Luyang，WANG Yuanyuan，LI Benxia （School of Materials Science and Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，Anhui，China）Abstract：Nanohybrid photocatalysts composed of noble metal nanoparticles (Ag，Au，etc.) with surface plasmon resonance (SPR) effect and semiconductor nanostructures have become one of the research hotspots in the field of advanced photocatalysis because of their excellent photocatalytic activity under visible light irradiation. This review summarized some significant research progress about the basic properties，preparation methods and the photocatalytic applications of the plasmonic Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts. We emphatically introduced the mechanism for the enhanced effect of Ag(Au) nanoparticles with SPR on visible light response photocatalytic activity，as well as the photocatalytic performance of the nanohybrid photocatalysts composed of Ag(Au) nanoparticles and different types of semiconductors，including metal oxides，metal chalcogenides and other semiconductors. The research in this field will focus during the next few years on the microstructure modulation of the novel high-efficiency Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts and their photocatalytic mechanisms in visible-light-driven organic reactions. This收稿日期：2015-04-21；修改稿日期：2015-06-18。
Bi2Sn2O7的合成及其光催化性能
Bi2Sn2O7的合成及其光催化性能高二平;王文中【摘要】Bi2Sn2O7是一种特殊的烧绿石结构复杂氧化物,具有可见响应光催化性能,其带隙约为2.61 eV.采用水热法合成出棒状Bi2Sn2O7和颗粒组成的球形Bi2Sn2O7光催化材料,发现通过改变反应物的添加次序,可以产生不同的成核形式,从而导致产物的最终形貌不同.在可见光激发下,以罗丹明B为目标降解物进行了产物光催化性能的表征.由纳米颗粒组成的球状Bi2Sn2O7表现出更强的光催化性能,100 min时降解率达98％.通过光催化过程中的自由基淬灭反应,发现Bi2Sn2O7降解有机污染物的主要活性物种为超氧自由基和空穴.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2015(030)001【总页数】6页(P87-92)【关键词】Bi2Sn2O7;可见光;水热合成;光催化【作者】高二平;王文中【作者单位】中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050;中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050【正文语种】中文【中图分类】O643半导体光催化由于其在环境和能源领域的应用前景引起了广泛的研究兴趣。
近些年,一系列含铋的光催化材料具有良好的可见光催化性能, 成为光催化的研究热点。
虽然Bi 很少用于TiO2 的掺杂, 但铋基氧化物如BiVO4[1]、Bi2WO6[2]、Bi2MoO6[3]、BiPO4[4]、Bi2Ti2O7[5]等不仅可利用可见光激发, 而且由于具有独特的晶体结构, 在光催化性能方面呈现出较高的活性。
Bi3+离子具有5d106s26p0 的电子构型, Bi6s 轨道与O2p 轨道相互作用导致较小的带隙和较分散的价带, 从而形成较轻的空穴有效质量, 有利于光生空穴的迁移[6]。
特别是Bi(Ⅲ)氧化态的6s 轨道与6p 轨道杂化会形成立体化学活性的孤电子对, 而这种孤电子对往往与低对称性的晶体结构密切相关[7-8]。
这种孤电子对和低对称晶体结构对光催化氧化过程有重要影响。
《基于缺陷型CeO2的金属基光催化材料设计及其高效催化小分子产氢研究》范文
《基于缺陷型CeO2的金属基光催化材料设计及其高效催化小分子产氢研究》篇一一、引言随着全球对清洁能源的需求日益增长，光催化技术已成为当前研究的重要方向之一。
在众多光催化材料中，基于缺陷型CeO2的金属基光催化材料因其高活性和良好的稳定性受到了广泛关注。
本篇论文将深入探讨缺陷型CeO2的金属基光催化材料的设计、制备及其在高效催化小分子产氢方面的应用研究。
二、文献综述（一）CeO2光催化材料概述CeO2作为一种重要的光催化材料，具有优异的氧化还原性能和良好的化学稳定性。
然而，其光催化效率受制于光生电子和空穴的快速复合。
为解决这一问题，研究者们通过引入缺陷来调控CeO2的电子结构，提高其光催化性能。
（二）缺陷型CeO2的制备与性能缺陷型CeO2的制备方法主要包括化学气相沉积、溶胶凝胶法、水热法等。
通过引入氧空位、铈离子间隙等缺陷，可以有效提高CeO2的光吸收能力和光生载流子的分离效率。
此外，缺陷型CeO2还具有较高的比表面积和丰富的表面活性位点，有利于提高光催化反应的活性。
（三）金属基复合光催化材料为进一步提高CeO2的光催化性能，研究者们将金属（如Pt、Au、Ag等）与CeO2复合，形成金属基复合光催化材料。
金属的引入可以改善CeO2的光吸收性能，同时作为助催化剂，促进光生电子和空穴的分离和传输，从而提高光催化产氢的效率。
三、实验方法（一）缺陷型CeO2的制备采用溶胶凝胶法制备缺陷型CeO2。
以硝酸铈为铈源，通过调节pH值、温度等参数，制备出具有不同缺陷浓度的CeO2样品。
（二）金属基复合光催化材料的制备将制备好的缺陷型CeO2与金属前驱体溶液混合，通过浸渍法、光还原法等方法，将金属负载到CeO2表面，形成金属基复合光催化材料。
四、实验结果与讨论（一）缺陷型CeO2的表征通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的缺陷型CeO2进行表征。
结果表明，制备的CeO2具有较高的结晶度和良好的形貌。
氧空位、铈离子间隙等缺陷的存在可以通过XPS等手段进行证实。
光催化材料的可见光响应性能分析
光催化材料的可见光响应性能分析近年来，光催化材料的研究和应用掀起了一股热潮。
光催化材料以其高效、环境友好、可回收等特点在环境净化、能源转化和有机合成等领域展现出巨大潜力。
其中，可见光响应性能是评估光催化材料优劣的重要指标之一。
首先，我们需要了解光催化材料的可见光响应机制。
可见光区域的波长范围是380~750 nm，而传统的光催化材料无法有效利用可见光能量。
因此，改善光催化材料的可见光响应性能成为研究的热点。
在光催化反应中，光催化剂的能带结构在可见光照射下会产生电子-空穴对。
电子可以迁移到带有负电势的催化剂表面，参与反应。
而空穴则可氧化有机物或还原光催化剂，从而形成活性物种。
因此，提高光催化材料的载流子的光生产量和分离效率是改善可见光响应性能的关键。
其次，我们可以根据光催化材料的能带结构来评估其可见光响应性能。
理想的光催化材料应该有合适的价带位置和导带位置，能带带隙在可见光范围内。
常用的方法是通过调控材料的能带结构来实现可见光响应。
例如，通过调控材料的掺杂、组分和结构可以改变其能带结构。
这些调控方法可以有效地拉近材料的能带带隙，使其能够吸收可见光。
比如氧化铋（Bi2O3），其通过掺杂和修饰能够实现可见光响应，从而促进光催化反应的进行。
此外，光催化材料的光吸收性能也决定了其可见光响应性能。
光吸收性能受到材料的光学性质和表面形貌等因素的影响。
例如，通过改变材料的晶体结构、表面形貌和粒径等，可以增强光吸收效果，提高光催化材料的可见光响应性能。
研究发现，具有高比表面积和优秀光学性能的纳米材料往往具有更好的可见光响应性能。
因此，在合成光催化材料时，需要精确控制材料的形貌和粒径，以提高其可见光吸收性能。
除了光吸收性能，光释电子和光生活性能也是衡量光催化材料可见光响应性能的重要指标。
光释电子和光生活性能直接影响了光催化反应的速率和效果。
光释电子是指材料的电子在光照下的产生能力，而光生活性能则表示材料中产生的载流子在光照下的寿命。
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。
环境光催化材料与光催化净化技术——【功能材料 精】
La3+
抑制金红石相成核长大，提
高氧空位和缺陷浓度。
3mol% 600℃ 3mol% 500℃
Ce4+、Ce3+ Zn2+
抑制晶粒生长及相变发生， 提高氧空位和缺陷浓度，Ce4+ 易捕获光生电子。
抑制晶粒生长及相变发生， 提高氧空位和缺陷浓度，
3mol% 500℃
Cu2+、Cu+
促进金红石相成核长大，Cu2+ 易捕获光生电子，Cu+易于捕 获空穴。
基于电子能带结构设计的光催化剂 基于固溶体结构设计的光催化剂 基于微观结构设计的光催化剂
基于电子能带结构设计的光催化剂
基于电子能带结构设计的光催化剂
掺杂
能带调控
实际光催化剂电子结构更加复杂，存在缺陷或氧空位等
都可产生杂质能级，使得响应波长红移，另外表面态在光 电化学中存在能级固定的重要现象。
掺杂
e— •OH+OH— O2—•OH+OH—+O2
TiO2+hv
1. >TiOH
h+ v.b.
2.R
R
O2—,HOO•,HOOH,HOO—,HO•,OH—,H2O
R•
•ROH
活性氧物质
氧化 产物
热力 学氧 化
CO2 矿化
1.空穴
空穴是光化学反应中主要的一种氧化物质。有些纳晶光催化剂表面有深和浅 两种不同的捕获位存在。其中浅捕获位容易热激发回到价带，与自由空穴建立自 由转化。浅捕获空穴与自由空穴具有相当的反应活性与迁移性。深捕获空穴则具 有较弱的氧化能力。浅捕获空穴能迅速与表面化学吸附的物质反应，而深捕获空 穴则易于和物理吸附的物质反应，反应速率较慢。
《复合型半导体纳米光催化剂的设计、制备及催化性能研究》范文
《复合型半导体纳米光催化剂的设计、制备及催化性能研究》篇一一、引言随着环境问题日益严重，光催化技术因其高效、环保的特性，在能源转化和环境污染治理等领域得到了广泛关注。
复合型半导体纳米光催化剂以其优异的催化性能，逐渐成为研究热点。
本文以复合型半导体纳米光催化剂为研究对象，从设计、制备到催化性能进行了系统的研究。
二、复合型半导体纳米光催化剂的设计1. 材料选择复合型半导体纳米光催化剂的材料选择对催化剂的性能至关重要。
本研究选用具有良好光吸收性能的TiO2作为基体材料，并引入具有优异氧化还原能力的金属氧化物（如ZnO、SnO2等）作为复合材料。
2. 结构设计为提高催化剂的光吸收性能和电子传输效率，本研究采用构建异质结结构的设计思路。
通过控制复合材料的组成比例和晶格结构，实现不同材料间的能级匹配，从而提高光催化性能。
三、复合型半导体纳米光催化剂的制备1. 溶胶-凝胶法采用溶胶-凝胶法制备复合型半导体纳米光催化剂。
首先将选定的材料通过溶胶-凝胶过程形成均匀的溶胶体系，然后通过热处理使溶胶转化为凝胶，最后经过干燥、煅烧等步骤得到纳米光催化剂。
2. 物理法除了溶胶-凝胶法外，本研究还尝试了物理法制备复合型半导体纳米光催化剂。
通过球磨、高温烧结等工艺，将不同材料混合均匀并形成纳米级颗粒。
四、催化性能研究1. 实验方法为评估复合型半导体纳米光催化剂的催化性能，本研究采用光催化降解有机污染物（如染料、有机酸等）为实验模型。
通过测量降解过程中有机物的浓度变化，评价催化剂的光催化活性。
2. 结果与讨论（1）不同制备方法对催化剂性能的影响：通过对比溶胶-凝胶法和物理法制备的催化剂，发现溶胶-凝胶法制备的催化剂具有更高的比表面积和更好的光吸收性能，从而具有更高的光催化活性。
（2）复合材料组成对催化剂性能的影响：研究表明，适当比例的金属氧化物与TiO2复合，可有效提高催化剂的光吸收范围和电子传输效率，从而提高光催化性能。
当金属氧化物含量过高或过低时，催化剂的性能均会受到影响。
可见光响应的光催化剂
可见光响应的光催化剂可见光响应的光催化剂是一种能够利用可见光进行催化反应的材料。
传统的光催化剂主要是钛酸盐类物质，它们只能吸收紫外光，在可见光区域没有吸收能力。
而可见光响应的光催化剂则具有更广泛的吸收范围，能够利用可见光中的能量进行催化反应。
一、可见光响应的机制1. 带隙调控机制：可见光响应的光催化剂通常通过调节其带隙来实现对可见光的吸收。
带隙是指固体材料中价带和导带之间的能量差，决定了材料对不同波长光线的吸收情况。
通过合适的掺杂或改变晶体结构，可以调控材料的带隙，在可见光区域形成吸收能力。
2. 能级调控机制：除了通过调节带隙来实现对可见光的吸收外，还可以通过调节材料内部电子态能级结构来实现对可见光响应性质的改变。
这种机制主要涉及到材料的能带结构和电子态密度，通过调控这些参数可以实现对可见光的吸收和利用。
二、常见的可见光响应光催化剂1. 金属氧化物类：金属氧化物是一类常见的可见光响应光催化剂。
例如二氧化钛（TiO2）可以通过掺杂或改变晶体结构来实现对可见光的吸收。
铁氧体、锌氧化物等也具有一定的可见光响应性能。
2. 半导体量子点：半导体量子点是一种具有特殊结构和能带调控能力的纳米材料。
它们在可见光区域有很强的吸收能力，并且可以通过调节粒径和组成来实现对不同波长光线的吸收。
3. 有机-无机杂化材料：有机-无机杂化材料是一种将无机纳米颗粒与有机分子相结合而形成的新型材料。
这类材料通常具有良好的可见光响应性能，并且还可以通过调节有机分子结构来进一步提高其催化活性。
三、可见光响应催化反应1. 光解水制氢：可见光响应的光催化剂可以利用可见光的能量将水分子分解成氢气和氧气。
这是一种清洁、可持续的制氢方法，有望替代传统的化石燃料制氢方式。
2. 光催化降解有机污染物：可见光响应的光催化剂可以利用可见光的能量将有机污染物降解为无害物质。
这种方法在环境治理和废水处理方面具有重要意义。
3. 光催化合成有机化合物：可见光响应的光催化剂还可以利用可见光能够促进一些有机合成反应，例如合成有机酸、醛、酮等化合物。
可见光响应的铋系光催化剂研究进展
的新种类半导体. TiO2 被认为是最好的单金属氧化 物，但是近期研究人员开发了包含多种金属的组合氧 化 物 ，提 供 更 多 组 合 ，开 创 了 一 个 新 的 领 域“ 带 隙 工 程”[1]. 第二种是开发新种类的催化剂，判别材料具有 更小带隙的一种可行方法是计算 O 的 2p 轨道和金属 s 轨道（例如 Bi6s）杂交构成的价带，因此，包含混合金 属氧化物的 Bi3+系光催化剂很长时间以来被认为具有 可见光活性，尽管其有有利的电子结构，但是只有极 少数 Bi3+氧化物被鉴定为具有可见光光催化活性. 单 斜的 BiVO4 带隙为 2.4 eV，在可见光（λ > 420 nm）照射 下显示出很高的裂解水产生 O2 的活性[2-3]. CaBi2O4 是 一个很有效的降解乙醛和亚甲基蓝的可见光光催化 剂，由于合成该氧化物较为困难，所以其适用性受到 一定限制[4]. Bi2WO6[5-6]、Bi2MoO6[7] 和 Bi2GaTaO7[8] 显示出
2010 年，Cui 等[18]使用煅烧方法，制得了纳米结构
图 1 Bi2WO6 晶体结构示意图 Fig.1 Schematic structure of Bi2WO6
的 Bi2WO6，并采用带有 420 nm 滤光片的 350 W Xe 灯 作为可见光源，取浓度为 0.05 mol/L 的催化剂在光照 时间为 60 min 的条件下，降解初始浓度为 10-5 mol/L 的罗丹明 B. 结果表明：200 ℃煅烧得到的 Bi2WO6 对染 料降解率达到 100%，而 300 、400、500 ℃煅烧得到的 Bi2WO6 活性分别为 94%、41%和 52%. 这是因为：随着 温度升高，结晶度增加，能够俘获电荷的晶体缺陷减 少，表面积减少，吸收光和发生光催化反应的活性点 减少；而 200 ℃得到的纳米片上有纳米晶作为量子点， 和纳米片形成异质结，产生光生电荷并延长它们的寿 命；此外，由于量子点的限制效应，异质结导带能级更 高、价带能级更低，光照下，光生电子和空穴由异质结 向基质纳米片迁移，导带电子迁移速度比价带空穴 慢，在量子点导带上留下更多电子，使光生电荷分离， 因而其可见光催化活性更高.
金属氧化物光催化学性能及其机理研究
金属氧化物光催化学性能及其机理研究金属氧化物是一种重要的光催化材料，其具有优异的光催化性能，在环境治理、能源转换、水分解等领域有着广阔的应用前景。
本文将探讨金属氧化物光催化学性能及其机理研究。
一、金属氧化物光催化学性能金属氧化物的光催化活性主要来自于其电子结构的调控。
在光照下，金属氧化物表面吸收太阳能并产生激发态电荷，使其易于参与化学反应。
此外，金属氧化物分散性和表面积也对其光催化活性产生影响。
金属氧化物的光催化机理涉及电子转移和光生电化学反应。
其中，电荷分离和转移是光催化过程中至关重要的环节。
在吸收光子的同时，激发态电子从价带跃迁到导带，从而形成电子-空穴对。
电子和空穴可以在表面结构或分散法则的作用下迁移到不同的表面状态，并参与各种氧化还原反应。
二、光催化机理研究金属氧化物的光催化机理研究是理解其催化性能的关键，也是其应用的基础。
目前，研究者主要通过实验和计算两种方法来研究金属氧化物的光催化机理。
实验方法包括：1.光电子能谱（XPS）研究：通过观察样品表面化合价态的变化，判断反应过程中的电子转移和化学键形成。
2.紫外可见吸收光谱（UV-VIS）研究：通过观察样品在可见光及紫外光谱范围内的吸收情况，确定金属氧化物表面的吸光度和光敏性。
3.表面等离子体共振（SPR）研究：观察光催化剂在SPR波长下产生的电光变化，研究金属氧化物表面的电荷转移和电荷分布之间的关系。
计算方法包括：1.密度泛函理论（DFT）：通过计算金属氧化物的分子电荷、能量、电荷密度等参数，预测材料的结构性质和光催化性能。
2.分子动力学模拟（MD）：通过计算反应物间相互作用、分子间动力学行为和能量转移等参数，研究反应过程中的原子和分子运动。
3.时间分辨红外光谱（TR-IR）：在实时搜索反应中间体和反应机理的同时，观察分子键的震动和变化，推断反应机理的可能性和路径。
三、金属氧化物的应用前景金属氧化物光催化材料在环境治理、能源转换、水分解等领域有着广泛的应用潜力：1.环境治理：金属氧化物光催化材料可以用于有机废气处理、水体污染物分解、紫外线催化消毒等环保领域。
TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇
TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究1TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究随着环境污染日益严重，光催化技术逐渐成为一种重要的治理手段。
其中，TiO2因其良好的光催化性能，在光催化领域中得到了广泛应用。
近年来，随着纳米技术的发展，研究人员开始尝试制备TiO2纳米结构及其复合材料，以提高其光催化性能。
本文将就TiO2纳米结构、复合及其光催化性能进行探讨。
TiO2是一种广泛应用于光催化领域的半导体材料。
其中，纳米级TiO2颗粒具有更高的比表面积和更好的光催化性能。
通过控制TiO2颗粒的形貌和尺寸，可以进一步提高其光催化性能。
目前，制备TiO2纳米颗粒的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、气-液界面法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。
通过将钛酸四丁酯、乙醇等原料混合后，进行溶胶-凝胶、干燥、煅烧等步骤，即可制备纳米级TiO2颗粒。
研究表明，通过控制煅烧温度和时间，可以控制TiO2颗粒的尺寸和形貌。
例如，较高温度和较长时间会导致颗粒尺寸增大，形貌由球形转变为椭球形或纺锤形等。
除了纳米颗粒外，掺杂和复合是另一种提高TiO2光催化性能的有效手段。
掺杂主要是通过将其他元素掺入TiO2晶格中，以改变其电子结构，提高光催化性能。
目前常用的掺杂元素包括银、氮、碳等。
复合则是将TiO2与其他材料复合，以提高其光催化稳定性和性能。
常用的复合材料包括金属氧化物、石墨烯、聚合物等。
对于掺杂TiO2，研究发现，掺杂银元素可以增加TiO2的光催化活性和稳定性。
由于银元素具有良好的表面等离子共振吸收效应，可促进TiO2的光吸收和电子传输。
同时，掺杂氮和碳元素可以缩小TiO2带隙，增强光吸收效果。
对于复合TiO2，研究发现，纳米级TiO2颗粒与金属氧化物复合，可以提高其光吸收和电子传输效果，从而提高光催化性能。
总体而言，制备TiO2纳米结构、掺杂和复合是提高TiO2光催化性能的有效手段。
复合可见光催化剂的制备方法
复合可见光催化剂的制备方法
复合可见光催化剂是一种能够利用可见光进行光催化反应的催化剂，其制备方法可以从多个角度进行讨论。
首先，复合可见光催化剂的制备通常涉及到选择合适的半导体材料作为光敏材料，以及与其配对的催化剂。
常见的半导体材料包括二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）等，而催化剂可以是贵金属如银（Ag）、铜（Cu）等，或是非金属材料如氮化碳（C3N4）等。
制备方法可以包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等。
在溶胶-凝胶法中，通常是将金属前驱体和半导体材料的前驱体在溶剂中混合，形成溶胶，然后通过加热或其他方法使其凝胶化，最后经过煅烧得到复合材料。
在沉淀法中，通过将金属盐和半导体材料的盐混合溶解在溶剂中，然后加入沉淀剂使其沉淀析出，最后得到复合材料。
水热法则是在高温高压的水热条件下进行反应，通过调控温度、时间等条件来合成复合材料。
其次，制备过程中的关键是要控制好复合材料的结构和形貌，以及表面的化学成分和能级结构。
这可以通过调控合成条件、添加表面活性剂或模板剂、调节PH值等方法来实现。
此外，还可以通过后续的处理步骤如光热处理、离子注入等来进一步调控复合材料的
性能。
最后，复合可见光催化剂的制备方法还需要考虑其在实际应用中的稳定性和可再生性。
因此，在制备过程中需要考虑材料的稳定性和寿命，以及在催化反应后的再生性，这可以通过合适的材料选择和表面修饰来实现。
综上所述，复合可见光催化剂的制备方法涉及到材料选择、合成方法、结构调控以及稳定性等多个方面，需要综合考虑材料的光催化性能和实际应用需求。
ZnOg-C_(3)N_(4)复合材料的制备方法及研究
• 28 +山东化工SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2021年第50卷ZnO /g -C 3N 4复合材料的制备方法及研究赵凤香，张平#，蔡晓娟，龙镜峄，程丹，唐东东(西北民族大学，甘肃兰州730100)摘要:g -C +N 是一种新型的可见光催化材料，近年来得到了快速的发展。
虽然g -C +N 具备吸收可见光的能力，化学稳定性好，但其存在狭窄的可见光响应范围，电导率低，比表面积小等问题，很大程度上限制了其应用。
CnO 是一种N 型半导体宽禁带氧化物，具有制备 容易、操作简单、原料易得、无毒无害等特点。
利用不同的方法，对其进行复合掺杂处理，制备了不同含量的ZnO /g -C +N 二元复合材料， 扩大了光响应范围，降低了禁带宽度，促进了电子-空穴对的分离，大大增强了光催化效果。
主要对ZnO /g -C +N 复合材料的制备方法 进行研究。
关键词! ZnO /g -C + N %复合;光催化中图分类号:TQ 127.1;O 643.3 文献标识码:A 文章编号：1008-021X ( 2021 # 01-0028-02Study on the Preparation Metliod of ZnO ^/g -C + N4 CompositeZhao Fengxicmg，Zhang Ping，Cai Xiaojuan，Long Jingyi，Cheng Dan，Tang Dongdong(Northwest Minzu University ，Lanzhou 730100, China )A b stract &g -C3N4 is anewvisiblelight catalyticmaterial ，which has beendeveloped rapidly . Although g -C3N4absorb visible light a nd good chemical stability ，its application is largely limited by its narrowvisible light response range ，low electrical conductivity ，small specific surface area and other problems . ZnO is a wide band gap oxide of N-type semiconductor . It has the characteristicsof simple preparation ，easy availabilityof rawmaterialsandnon-toxic andharmlecomposite materials with different contentswereprepared bycomposite doping treatment withdifferent methodthe optical response r ange ，reduced the band gap width ，promoted the separation of electron-hole pairs ，and greatly enhanced the photocatalytic effect.In this paper ，the preparation method of ZnO /g -C +N composite was studied .K ey words & ZnO /g-C + N4 % composite % photocatalysis伴随着工业的迅猛发展，环境污染问题愈加凸显，其中水 资源污染是最严重的问题之一。
金属氧化物材料的光催化性能研究
金属氧化物材料的光催化性能研究在当今环境问题日益严重的背景下，研究金属氧化物材料的光催化性能成为一项热门的课题。
金属氧化物材料具有独特的结构和特性，能够有效利用太阳光转化为可再生能源，为环境可持续发展做出了巨大贡献。
光催化是指利用光的能量激发材料内部的电荷转移，从而促进化学反应的进行。
对于金属氧化物材料而言，其光催化性能的研究主要集中在其对有机物降解、水分解产氢等方面。
通过控制金属氧化物的晶体结构、表面形态和氧化态，可以调控其光吸收和光催化性能，进而提高其催化效率和稳定性。
一类常见的金属氧化物材料是二氧化钛(TiO2)，它在光催化降解有机污染物、水分解产氢等方面具有较高的活性。
研究表明，二氧化钛的光催化性能与其晶型、晶粒尺寸和表面状态密切相关。
例如，纳米级的TiO2颗粒具有较大的比表面积，有利于吸附有机物分子，并提高光催化反应速率。
此外，掺杂稀土金属离子或过渡金属离子，能够调节TiO2的能带结构，提高其可见光响应能力，从而拓宽了其应用范围。
除了二氧化钛，另一个研究较多的金属氧化物材料是氧化锌(ZnO)。
由于其带隙宽度较大，在紫外光区域具有较高的光吸收能力，因此在光催化降解有机物和光电催化水分解等方面具有很大潜力。
研究发现，纳米结构的ZnO颗粒具有较高的比表面积和较好的光吸收性能。
此外，通过控制ZnO的晶面和结构，可以调节其光催化性能。
例如，刃状ZnO的结晶方向对光吸收、电荷分离和活性位点的形成均有影响，因此对于提高ZnO的光催化性能具有重要意义。
此外，还有其他一些金属氧化物材料如三氧化二铝(Al2O3)、二氧化锆(ZrO2)等，它们在光催化领域的研究也取得了一定的进展。
这些材料的光催化性能主要与其晶相、晶粒尺寸、表面缺陷和特殊的结构单元有关。
研究人员通过调控材料的物理化学性质，可以改善其光催化性能。
例如，利用磁控溅射和离子注入技术，可以在金属氧化物表面形成氧化物-金属间的缺陷和化学键，增加其催化活性。
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究一、本文概述随着环境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降解手段，受到了广泛的关注和研究。
在众多光催化剂中，氧化锌（ZnO）因其独特的物理和化学性质，如宽禁带、高激子结合能以及优异的光电性能，被认为是一种理想的光催化材料。
然而，ZnO在实际应用中仍面临一些挑战，如光生电子-空穴对的快速复合、可见光利用率低等。
为了解决这些问题，研究者们尝试通过制备ZnO复合物、调控其形貌和结构等方式来提高其光催化性能。
本文旨在研究纳米ZnO及其复合物的可控制备方法，并探讨它们的光催化性能。
我们将介绍纳米ZnO及其复合物的制备方法，包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助法等，并对比各种方法的优缺点。
然后，我们将重点讨论如何通过调控制备条件，如温度、浓度、时间等，来实现纳米ZnO及其复合物的形貌、结构和性能的调控。
接着，我们将对所制备的纳米ZnO及其复合物进行光催化性能评价，包括光催化降解有机物、光催化产氢等方面，并通过对比实验，探究不同制备方法和条件对光催化性能的影响。
我们将总结本文的主要研究成果，并提出未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，我们期望能够为纳米ZnO及其复合物在光催化领域的应用提供理论基础和技术支持，同时也为其他光催化材料的研究和开发提供借鉴和参考。
二、文献综述纳米ZnO及其复合物作为一种重要的半导体材料，近年来在光催化领域受到了广泛关注。
其独特的物理和化学性质，如大的比表面积、高的光催化活性以及良好的稳定性，使得纳米ZnO在光催化降解有机物、光解水产氢、太阳能电池和气体传感器等领域具有广阔的应用前景。
早期的研究主要集中在纳米ZnO的合成方法上，如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、水热法、气相法等。
随着纳米科技的不断发展，研究者们开始关注纳米ZnO的形貌控制，以期获得具有更高光催化活性的材料。
例如，通过调节反应条件，可以制备出不同形貌的纳米ZnO，如纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花等。
α-Fe_(2)O_(3)W_(18)O_(49)纳米复合光催化剂的制备及其光催化固氮性能研究
05097张 龙等：-CO 3/W 18O 4,纳米复合光催化剂的制备及其光催化固氮性能研究文章编号：1001-9731 （2021 ）05-05097-08a -Fe 2O 3/W 18O 49纳米复合光催化剂的制备及其光催化固氮性能研究*张龙，葛建华，徐静，刘玉洁，丁修龙（安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232001）摘 要：采用水热法合成-FeNO /WmO ”复合光催化剂，将-Fe,）：,颗粒修饰在 W 18 O 49颗粒表面。
通过XRD 、SEM 、FTIR 、XPS 和UV-vs 等表征手段分别研究了样品的物相、结构、形貌、组成和吸光特性等。
并利用光催化固氮装置考察了模拟太阳光照射下，不同复合比例下样品的光催化固氮的性能。
结果表明，复合后催化剂 较原始催化剂具有更窄的禁带、更高的可见光响应强度a-Fe z O 3/W 18 O,19纳米复合材料光催化固氮性能最佳，在3 h 内的光催化反应的固氮量达到了 1861.43 g —”1,为单一 W 18 O 49催化剂的固氮量的〜1.7倍。
最后，讨论了有关2% c （-Fc 1O 3/W 18O,l 9异质结光催化固氮的可能机制。
关键词：水热法；复合材料；^03；¥180,19；光催化固氮中图分类号：0643.3; 0643.36文献标识码:A DOI ： 10.3969/j.issn.） 001-9731.2021.05.0140引言氮被称为动植物生长过程中不可或缺的生命元素。
尽管大气中N 2的数量相当可观，然而N 2具有极 强的生物和化学惰性，不能被大多数生物体直接利用［1］o 随着农业的快速发展和人口数量的急剧增长, 仅依靠自然固氮远不能满足人们的日益增长的需求。
直到1917年,Haber-Bosch 工业固氮法的发明，使得 这一矛盾才第一次得到缓和。
然而，由于其严苛的反应条件，也带来巨大的能耗与环境污染问题。
据VanDeynzc 等人最新公布的研究成果表明，工业合成氨年消耗能源占全球总能源消耗1%〜2%,同时CQ 年排 放量占全球总排放量的1.6%，这也加剧了温室效应［23］。
《双Z型CuO-CuFe2O4-Fe2O3复合光催化剂的制备及光催化性能研究》
《双Z型CuO-CuFe2O4-Fe2O3复合光催化剂的制备及光催化性能研究》双Z型CuO-CuFe2O4-Fe2O3复合光催化剂的制备及光催化性能研究一、引言随着环境污染与能源危机的日益加剧，光催化技术已成为当前科学研究的重要领域。
其中，双Z型复合光催化剂以其优异的可见光响应能力和高效的电子-空穴分离效率，在光催化领域展现出巨大的应用潜力。
本文以双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂为研究对象，详细介绍其制备过程及光催化性能的研究。
二、材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括：氧化铜（CuO）、铜铁氧体（CuFe2O4）和氧化铁（Fe2O3）等。
所有材料均需为分析纯，并经过预处理以去除杂质。
2. 制备方法（1）采用溶胶-凝胶法分别制备CuO、CuFe2O4和Fe2O3纳米粒子。
（2）将制备好的纳米粒子按照一定比例混合，在高温下进行热处理，得到双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂。
3. 实验方法（1）利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对制备的复合光催化剂进行表征。
（2）通过紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）分析其光学性质。
（3）以某有机污染物为模型反应，在可见光照射下评价其光催化性能。
三、结果与讨论1. 制备结果通过溶胶-凝胶法和高温热处理，成功制备出双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂。
通过XRD和SEM表征，发现复合光催化剂具有较高的结晶度和良好的形貌。
2. 光学性质分析紫外-可见漫反射光谱表明，双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂具有优异的可见光响应能力，能够充分利用太阳光中的可见光部分。
3. 光催化性能研究以某有机污染物为模型反应，在可见光照射下，双Z型CuO/CuFe2O4/Fe2O3复合光催化剂表现出优异的光催化性能。
其降解效率明显高于单一组分的光催化剂，且具有较高的稳定性和可重复使用性。
这主要归因于双Z型结构的构建使得电子-空穴对得到有效分离，提高了光能利用率。
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ＴＯ 作 为一 种 典 型 的半 导 体 光催 化 材 料 ， 有 ｉ： 具
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第２ ６卷
第 ６期
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可 见 光 响 应 复 合 金 属 氧 化 物 光 催 化 剂 的 分 子 设 计
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（ 津 理 工 大 学 化 学 化 工பைடு நூலகம்学 院 ， 津 ３０ ８ ） 天 天 ０ ３４
摘
要 ：本 文基 于 密度 泛 函理 论 的 第 一 性 原 理 ， 用 模 拟 软 件 ｍ ｔ ｉ ｓｓ ｄｏ（ ） Ｃ ｓ ｐ模 块 ， 究 了锐 钛 相 利 ａ ｒ ｌ ｔ ｉ ＭＳ 中 ａｔ ｅａ ｕ ｅ 研
外 光的 照射有 反应 ， 太 阳能不 能充 分地 利 用． ） 对 ２ 光
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ＴＯ ｉ，晶体 的 几 何 结 构 、 带 结构 、 子 密 度 ， 能 电 以及 不 同金 属 掺 杂 对 ＴＯ ｉ 晶体 几 何 结 构 和 电 子 结 构 的 影 响 ． 算 得 到 计 的 能 带 结 构 和 态 密度 等数 据 结 果标 明 ： 杂 离子 的 能 级 位 置 对 ＴＯ 的 可 见 光 吸 收 效 率 有 重 要 影 响 ． 掺 ｉ： 当掺 杂金 属 在 其
Ｔｈ ｒ ｆｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ Ｔｉ ｏ ｅ ｔ Ｂｉｗｏ ｄ ｂ ｅ ｓｂ ｅ ｅ ｅｏ ｅ，ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｏ２ｄ ｐ ｄ ｗｉｈ ｕｌ ｅ ｆａ ｉｌ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：ｐｈ ｔｃ ｔｌ ｓ ；ｍｏ ｅ ｕｌｒｓｍｕ ａｉｎ；ｔｔｎｉ ｄ ｏｏ ａａ ｙ ｔ ｌｃ ａ ｉ ｌ ｔ ｏ ｉ ｕｍ ｉｘｉｅ；ｄ ｐ ｄ ｍｅａ ；ｂ ｎｄ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄｏ ｄ ｏ ｅ ｔｌ ａ ｔｕ ｔ ｒ
价 带顶或导带底附近产生新的“ 杂质能级” 可以拓 宽 ＴＯ 对 可见光 的吸 收 范围， ， ｉ： 并增 强吸收 强度 ， 而认 为， ｉ 进 Ｂ 的
掺 杂 是 较 好 的研 究 方 向 ．
关 键 词 ： 催 化 剂 ； 子 模 拟 ； 氧化 钛 ； 属 掺 杂 ； 带 结 构 光 分 二 金 能
ｏ ｉ ｅ ｐｈ ｔ ｃ ｔ ｌ ｓ ｓ ｘ ｄ ｏ ｏ ａ ａｙ ｔ
ＭＡ ｅ ，ＹＩ Ｘｉ ｏ ｈ ｎ Ｗ ｉ Ｎ ａ — ｏ ｇ，ＹＡＮＧ — ｕ ｎ Ｘｕ ｇ ａ ｇ，Ｌ ｉｌａ ｇ，Ｓ ｎ— ａ Ｉ Ｈｕ —ｉｎ ＵＩ Ｄａ ｄ ｎ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｈ ｍ ｓ ｙａ ｄ Ｃ ｅ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｔ ａｊ ｎｖ ｒ ｔ ｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｉ ｊ ０ ３ ４ ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅ ｉ ｒ ｎ ｈ ｍ ｃ ｇｎ ｅ ｎ ， ｉｎｉ Ｕ ｉ ｓ ｙ ｆ ｃ ｎｌ ｙ Ｔａ ｉ ３ ０ ８ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｔ ａＥ ｉ ｎ ｅ ｉ Ｔ ｏ ｎｎ