摘要：综述了近年来金属-有机框架材料(MOFs)及其复合材料在光催化产氢领域中的研究进展情况,总结了该类材料在设计、合成等方面的相关策略,同时在光催化产氢领域中表现出的优异性能,最后提出了MOFs及其复合材料在光催化产氢领域中面临的挑战以及展望。

摘要：综述了近年来金属-有机骨架材料(MOFs)及其复合材料在光催化降解废水中的罗丹明B、亚甲基蓝等有机污染物方面的研究进展情况。指出了该材料在设计、合成等方面的相关策略,同时在光催化降解有机污染物方面表现出了优异的性能。最后提出了MOFs及其复合材料在光催化降解有机污染物方面的挑战和未来展望。

摘要：通过采用一步煅烧法制备得到含大量表面氧空位的二氧化钛(TiO2),将其应用于典型空气污染物甲醛的治理.结果表明,在流动体系的测试环境中,甲醛的最大有效去除率可达95.05%,相比于本底样品(72.52%)提高了1.31倍.研究表明,含氧空位的TiO2不仅可以增强光吸收范围,还可以利用氧空位捕获光生电子,有效地抑制光生电子和空穴的复合,进而提高光催化活性.通过原位红外光谱对催化剂降解甲醛的反应过程进行实时动态监测,结合密度泛函理论(DFT)计算,表明TiO2表面的氧空位可以有效地增强甲醛分子的吸附活化,存在的大量离域电子可以注入到甲醛分子中的C=O键并使其活化断裂,从而有效地减少甲醛氧化过程中甲酸的积累,加快甲醛的高效氧化去除.本研究通过分析含氧空位TiO2对光催化甲醛氧化反应过程的影响,为光催化材料表面缺陷设计和光催化治理气相污染物提供了新的思路.

摘要：甲醛是室内空气污染的主要气体,严重危害人的身体健康。SnO_2是目前在气体传感器上应用较多的气敏材料。通过一步水热法成功制备了不同Ni掺杂SnO_2立方体。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)等表征手段对材料的形貌和结构进行分析,并以室内污染气体甲醛为目标气体对其气敏性能进行了研究。结果表明,Ni掺杂可以有效地改善SnO_2基气体传感器的气敏性能,最佳掺杂浓度为4%(原子分数),进一步掺杂不利于SnO_2气敏性能的提高。从材料的结构和表面缺陷方面对Ni掺杂改善SnO_2的气敏机理进行了分析。Ni掺杂增加了SnO_2材料的比表面积,为气体分子提供了更多的孔洞和间隙,有利于气体分子的吸附和脱附;同时,Ni掺杂降低禁带宽度,产生了更多氧缺陷,从而降低了工作温度并有利于吸附氧的产生,优化了SnO_2的气敏性能。

摘要：利用自制电晕-介质阻挡协同放电低温等离子体降解大流量甲苯废气,运用均匀设计法优化获得甲苯降解的适宜条件,探究了各因素及因素间交互作用对甲苯降解的影响,并开展甲苯降解动力学分析。结果表明:降解甲苯的最佳条件为工作电压13 kV、放电频率6.5 kHz、废气流量为1.0 L/min,甲苯初始质量浓度924 mg/m^3,在此条件下甲苯气体降解率为94.93%,能量效率为0.63 g/(kW·h);甲苯降解符合一级反应动力学,甲苯降解反应速率常数与输入功率具有良好线性关系。

摘要：以市售P25(TiO_2)和g-C_3N_4为原料,以多孔氧化铝泡沫陶瓷为载体,进行了负载型光催化组件的设计与环境应用.运用浸渍提拉-热处理法制备负载P25/g-C_3N_4的泡沫陶瓷组件,对其微结构进行了表征测试,并将其应用于空气中NO的去除.结果表明,P25/g-C_3N_4在氧化铝泡沫陶瓷表面负载牢固,P25/g-C_3N_4禁带结构匹配有利于光生电荷的分离.研究了P25/g-C_3N_4比例对光催化性能的影响,当g-C_3N_4占P25的量为30%时,负载组件的光催化性能最佳,对NO的去除率达到79.6%.在5次循环反应后,负载型光催化剂表现出良好的稳定性.本研究为P25/g-C_3N_4复合光催化剂的空气净化应用提供了思路和技术基础.

摘要：半导体光催化因有望可持续地解决日益严峻的环境与能源问题而得到国内外学者的广泛关注.但是,以TiO2为代表的半导体光催化材料,存在光响应范围窄和光生载流子容易复合的问题,导致其光催化效率不高.为了提高半导体光催化效率,科学家们采取了许多策略对本征半导体光催化剂进行修饰改性,如表面敏化、贵金属沉积、元素掺杂和半导体复合等,以拓展光吸收范围和促进光生载流子分离.近来,高能面TiO2纳米晶的报道为高性能半导体光催化材料的设计提供了新的思路.在所有对TiO2进行修饰改性的元素里面,氟因其独特的性能而对TiO2光催化产生了深远影响:(1)(在酸性溶液里面)氟离子与TiO2强烈的配位作用(化学吸附)会改变TiO2光催化材料表面的化学结构,生成氟化钛(≡Ti-F),进而影响污染物在催化剂表面的吸附(反应式(1));≡Ti-OH+H++F-→≡Ti-F+H2O(1)(2)吸附在TiO2表面的氟离子,很难被空穴氧化成氟自由基(EθF·/F-=3.6 V vsNHE),只能将溶剂水氧化成羟基自由基(·OH).与本征TiO2空穴氧化产生的表面吸附态羟基自由基(·OHbounded)不同(反应式(2)),表面氟修饰后空穴氧化溶剂水产生的羟基自由基(反应式(3)),是可以脱离催化剂表面(在溶液中自由扩散的),也就是游离态羟基自由基(·OHfree).≡Ti-OH+h+→≡Ti····OH (·OHbounded)(2)≡Ti-F+H2O+h+→≡Ti-F+·OHfree+H+(3)本文主要从以下几个方面综述了氟效应对半导体光催化的影响:(1)TiO2光催化的表面氟效应,包括游离自由基效应、表面电子结构效应和电子清除剂效应;(2)TiO2光催化的氟掺杂效应,包括氟离子掺杂、氟离子与非金属离子共掺杂、以及氟离子与金属离子共掺杂;(3)TiO2的氟离子形貌控制效应,包括空心结构TiO2、高能面TiO2和介晶TiO2.此外,我们也将氟效应拓展到其它非TiO2半导体上,包括Bi2WO4, BiPO4, Fe2O3, SrTiO3和g-C3N4.本文还总结了氟效应在半导体光催化领域的应用,包括(1)化学品的光催化选择性氧化;(2)污染物的光催化选择性降解;(3)光催化分解水产氢;(4)光催化还原二氧化碳;(5)制备高热稳定性TiO2.最后总结了氟效应的优缺点,并对氟效应的前景进行了展望.现在仪器表征技术(特别是原位表征技术)的快速发展,为半导体光催化氟效应的深入研究提供了新的武器.将氟效应与其它方式的耦合,如表面等离子体效应、晶体缺陷和单原子催化,来进一步提高半导体光催化性能,是未来氟效应研究的发展方向.