近年来,许多效果已致力于寻找作为光催化剂的新材料。对光触发的催化过程的极大兴趣源于利用地球上最清洁,最丰富的能源,即来自阳光的电磁辐射。它代表了应对日益增长的全球警告以及严格连接的空气污染和水污染的独特且不可错过的机会[1,2]。这项不含化石燃料的生态友好技术的开发导致高级氧化和还原过程能够补充废水[3,4],从而从水分拆料中产生H 2 [5-7],并分别将CO 2减少到燃料中[8,9]。在这些年中,关于太阳能转化的最佳态度的材料类是基于过渡金属氧化物的半导体[10-12]。通常,半导体材料的特征是带有带子带(VB)的电子,可以通过吸收通过事件光带来的适当能量带来的能量,从而在VB中留下照片诱导的孔[13]。因此,VB中的光促进氧化孔和CB中的还原电子产生了半导体表面的复杂氧化还原反应。由于TIO 2在3.2 eV附近保持带隙,因此需要进行掺杂过程,该事实属于电磁频谱的紫外线范围。从历史上看,第一代半导体光催化剂基本上是基于Tio 2材料的发展[14]。随后是第二代材料,其中Tio 2用金属和非金属元素掺杂[15,16]。实际上,影响地球表面的太阳辐射的UV成分仅为5%,不足以将TiO 2作为光催化剂激活。另一方面,可见的组件徘徊在43%附近;这样的数量促使科学家提高了
二氧化碳的光催化还原可以在多种材料上进行,包括无机半导体、碳基半导体、金属配合物、超分子及其衍生物 [3]。光催化过程中的关键步骤是 CO2 分子的初始吸附和活化。吸附在氧空位处进行,在此过程中 CO2 从 Ti3+ 获得电子,形成带负电的物质 [4]。该过程伴随着 CO2 的线性结构转变为高度反应性的弯曲形式 [5]。值得一提的是,CO 2 − 物种的形成可以在没有光催化剂表面照射的情况下发生,但这会显著增加它们的浓度 [ 4 ]。另一个重要步骤是当光照射到光催化剂上时形成电子-空穴对。形成的电子被转移到 TiO 2 表面,在那里被吸附的 CO 2 捕获,从而增强了带负电荷物种的形成。同时,产生的空穴与水分子接触,产生氢离子 (H + ) 和羟基自由基 ( · OH)。CO 2 − 自由基可以进一步转化为 CO
112 . Zhang X X, Peng Y J, Fu J, et al. Progress in degradation of organic pesticides in water [J]. Journal of Three Gorges University :Natural Science edition, 2015 , 37 ( 2 ): 107 - 112 . [ 2 ] Malato S, Blanco J, Richter C, et al. Solar photocatalytic mineralization of commercial pesticides: Methamidophos[J]. Chemosphere, 1999 , 38 ( 5 ) : 1145 - 1156 . [ 3 ] 潘迪 , 张林生 , 王志良 , 等 . TiO 2 /Al 2 O 3 -UV 光催化降解 马拉硫磷的试验研究 [J]. 水处理技术 , 2010 , 36 ( 9 ): 30 - 33 . Pan D, Zhang L S, Wang Z L, et al. Photocatalytic degradation of Malathion by TiO 2 /Al 2 O 3 -UV [J]. Water Treatment Technology, 2010 , 36 ( 9 ): 30 - 33 . [ 4 ] 陈士夫 , 梁新 , 陶跃武 , 等 . 空心玻璃微球附载 TiO 2 光催 化降解有机磷农药 [J]. 感光科学与光化学 , 1999 , 17 , ( 1 ): 85 - 91 . Chen S F, Liang X, Tao Y W, et al. Photocatalytic degradation of organophosphorus pesticides with TiO 2 supported on hollow glass microspheres [J]. Photosensitive Science and Photochemistry, 1999 , 17 , ( 1 ): 85 - 91 . [ 5 ] 喻龙 , 李光义 , 邓晓 , 等 . 光化学降解有机磷农药研究进 展 [J]. 安全与环境学报 , 2007 , 7 ( 2 ): 36 - 40 . Yu L, Li G Y, Deng X, et al. Progress in photochemical degradation of organophosphate pesticides [J]. Journal of Safety and Environment, 2007 , 7 ( 2 ): 36 - 40 . [ 6 ] 刘祥英 , 邬腊梅 , 柏连阳 , 等 . TiO 2 光催化降解农药研究 新进展 [J]. 中国农学通报 , 2010 , 26 ( 12 ): 203 - 208 . Liu X Y, Wu L M, Bai L Y, et al. New progress in TiO 2 photocatalytic degradation of pesticides [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2010 , 26 ( 12 ): 203 - 208 . [ 7 ] 刘文芳 , 周汝利 , 王燕子 . 光催化剂 TiO 2 改性的研究进 展 [J]. 化工进展 , 2016 , 35 ( 8 ): 2446 - 2454 . Research progress of photocatalyst TiO 2 modification [J]. Chemical Industry Progress, 2016 , 35 ( 8 ): 2446 - 2454 . [ 8 ] 谢娟 , 夏慧莹 , 周昭 , 等 . ZnO 基双组分复合光催化剂的
氧化墨氧化物(GO)可以用作光催化剂材料,因为它具有将几种类型的有机染料(如蓝色甲基)脱色的能力。在这项研究中,使用鹰嘴豆的修改程序从石墨中合成了GO。然后,通过添加NH 4 OH溶液将GO/ZnO复合样品沉淀出来,将所得的GO样品与Zn溶液(第3号)2.6H 2 O 0.1 m组成。GO/ZnO沉积物的pH pH被中和,然后在70ºC下干燥8小时。GO和GO/ZnO样品。XRD结果表明,已经形成了GO和复合样品。,但所产生的GO仍然不是纯净的。然后将GO和GO/ZnO用作光催化剂,以脱色蓝甲基溶液(MB),并照射可见光和阳光。最佳条件光学样品GO,GO/ZnO和ZnO可以将蓝甲基溶液脱色10 ppm,一排可见光为98.15%,97.76%和90.92%,而阳光为99.16%,98.35%,98.35%,以及99,01%的99,01%,占180分钟以上。
单原子催化是当代科学中至关重要的领域,因为它具有出色的结合均匀和异质催化的领域的能力。铁和锰金属酶在自然界中具有有效的C- H氧化反应有效,激发了科学家在人工催化系统中模仿其活性位点。在此,成功地使用了一种简单而多功能的阳离子交换方法来稳定Poly(Heptazine Imides)(PHI)中的低成本铁和锰单原子。所得材料被用作甲苯氧化的光催化剂,表现出对苯甲醛的显着选择性。然后将方案扩展到不同底物的选择性氧化,包括(固定的)烷基芳烃,苄基醇和硫酸盐。详细的机理研究表明,含铁和锰的光催化剂通过形成高价值M o物种通过类似的机制来起作用。操作X射线吸收光谱(XAS)用于确认形成高价值铁和锰氧化物种,通常在参与高度选择性C- H氧化的金属酶中发现。
光催化全水分解为氢气和氧气对于地球上长期可再生、可持续和清洁燃料生产来说是理想的。金属硫化物被认为是理想的产氢光催化剂,但它们的成分均一性和典型的硫不稳定性导致产生惰性氧,这仍然是全水分解的巨大障碍。在这里,ZnIn 2 S 4 (DO-ZIS) 的畸变引起的阳离子位点氧掺杂在 S 1 – S 2 – O 位点的局部结构中产生相邻原子位点之间显著的电负性差异,其中 S 1 位点富电子,而 S 2 位点缺电子。强的电荷重分布特性可激活 S 2 位点的稳定氧反应,避免了金属硫化物光催化中常见的硫不稳定问题,而 S 1 位点有利于氢气的吸附/解吸。因此,在 DO-ZIS 中实现了整体水分解反应,其太阳能到氢的转化效率高达 0.57%,经过 120 小时光催化测试后,保留率约为 91%。在这项工作中,我们从电负性差异的角度启发了一种通用设计,以激活和稳定金属硫化物光催化剂,实现高效的整体水分解。
摘要:微塑料(MPS)构成了深远的环境挑战,通过生物蓄积和生态系统污染的机制影响生态系统和人类健康。尽管传统的水处理方法可以部分去除微塑料,但它们的局限性凸显了需要创新的绿色方法,例如光降解以确保更有效和可持续的去除。本评论探讨了纳米材料增强光催化剂在解决此问题中的潜力。利用其独特的特性,例如大表面积和可调的带隙,纳米材料可显着提高降解效率。彻底总结了光催化剂修饰以改善光催化性能的不同策略,特别强调了元素掺杂和异质结构建。此外,本综述彻底总结了纳米材料促进的微塑料光降解的可能的基本机制,重点是自由基形成和单线氧化等过程。这篇综述不仅综合了现有研究中的关键发现,而且还确定了当前研究景观中的差距,这表明这些光催化技术的进一步发展可能会导致环境修复实践的重大进步。通过描述这些新颖的方法及其机制,这项工作强调了重要的环境含义,并有助于持续发展可持续解决方案以减轻微塑性污染。
这个博士学位项目将使用可调,清洁,单步且环保的合成过程来重点介绍低影响和可持续2D材料的设计和开发。研究将采用综合方法。它涉及设计,工程师和验证高性能2D纳米材料,用于绿色氢的生产。2D导数将通过环境良性,快速和可控的清洁合成技术(这是纳米材料制造方法的最前沿)传递。该项目将利用与材料合成(CHFS),表征(Raman,XRD,AFM,SEM,SEM,UV-Vis-vis-Spectroscopicy,stepte-State和Time Resolved Spectroscopicy),H 2生产和测试(太阳光像和气体层次)相关的研究设施。
硫化氢(H 2 S)是酸石和天然气行业的主要问题,是这些行业大规模生产的高度腐蚀性和有毒气体。H 2 S的光催化降解,目的是生产燃料,是一种新颖且可持续的方法来解决该问题,提供清洁的氢燃料并消除了这种危险的环境污染物。在这种基于光子的绿色策略中,从应用的角度来看,目标设计和轻松合成半导体能量材料至关重要。在这项研究中,在不消耗外部还原剂的情况下,通过一锅热液途径合成了吸附RGO/COMN₂O₄纳米复合材料,并通过碱H₂S溶液的光催化拆分有效地产生氢气。XRD,FTIR和RAMAN分析表明,在热液过程中氧化石墨烯(GO)降低,而无需还原添加剂。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)研究证实了复合材料的组成粒子的附着。甲硫化物吸附研究表明,纳米复合材料光催化剂具有吸附反应物质的高容量(13.97 wt。%)。BET,UV-VIS和PL光谱分析表明,纳米复合材料中RGO的存在会增加光催化剂的表面积,并通过增强光子吸收并减少电子孔重组,从而产生更多的氢。氢释放速率为5217