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形貌定制的TiO?纳米结构及其复合物在先进能源与环境领域的应用：综述
摘要： 具有不同维度（零维至三维）的形貌调控TiO?纳米结构因其独特的物理化学和功能特性，在能源与环境高效应用中展现出优势，例如太阳能驱动的光催化产氢、有机/无机有毒污染物降解、CO?还原为碳氢燃料、太阳能电池、超级电容器及锂离子电池等。然而，TiO?的宽禁带特性及光生载流子快速复合通常限制其在太阳光照射下的整体性能。本综述阐述了形貌调控TiO?纳米结构的制备技术及提升其催化效率的策略。尽管大比表面积和高能(001)晶面暴露的二维/三维TiO?纳米结构能在一定程度上增强光催化效率，但仍需通过表面工程调控电子能带结构、实现可见光敏化及高效电荷分离。本文详细讨论了从零维到三维的TiO?异质结构（HSs），包括金属/非金属掺杂、表面氟化、贵金属等离子体纳米颗粒（NPs）耦合及与窄禁带适配半导体（II型）的复合，系统阐述其合成策略、电荷转移机制及在光催化中的作用。虽然一维TiO?异质结构研究广泛，但本文重点介绍二维/三维体系的关键表面工程新进展——这些策略通过增大比表面积、提升光吸收能力及促进电子-空穴高效分离，最终在先进应用中表现出卓越性能?；诟昧煊蜃钚峦黄?，文末展望了未来发展方向。
关键词： II型异质结构、二维TiO?、三维TiO?、形貌调控的TiO?纳米结构、一维TiO?、可见光光催化、产氢、零维TiO?、等离子体异质结构
更新于2025-09-09 09:28:46
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新型光催化剂氮掺杂锌水氯镁石Zn5(OH)8Cl2·H2O具有可见光上转换光致发光和高效可见光催化性能
摘要： 由于光催化剂对不同污染物具有选择性，因此有必要开发新型光催化剂。本研究通过简便新方法制备了一种新型氮掺杂锌水滑石Zn5(OH)8Cl2·H2O（DSM）：在空气氛围下将氢氧化锌、尿素和盐酸胍混合物于575℃煅烧1小时。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光光谱（PL）、紫外-可见-近红外漫反射光谱（UV-Vis-NIR DRS）、BET比表面积分析、拉曼光谱、Zeta电位测试、光催化性能及活性物种捕获实验对样品进行表征。XRD和XPS证实产物为含少量ZnCl2的氮掺杂锌水滑石DSM；SEM显示其呈花状层状结构；UV-Vis-NIR表明掺杂后DSM在300-500nm和1400-2500nm范围具有强光吸收，带隙能为2.469eV的直接电子跃迁；PL测试显示样品存在强光致发光及低能向高能可见光的转换；Zeta电位表明光催化过程中催化剂表面带正电。光催化实验显示其具有优异的暗吸附性能（60分钟降解率达99.4%），表观一级速率常数k达0.0261min-1；活性物种捕获实验证实空穴（h+）是主要活性物种。研究表明掺杂有利于增强可见光光催化性能，本工作具有重要学术价值。
关键词： 光催化剂、氮掺杂锌铝水滑石、可见光光催化、光致发光
更新于2025-09-09 09:28:46
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具有增强可见光光催化性能的mpg-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>/Ag<sub>2</sub>O纳米复合光催化剂
摘要： 为研究可见光照射下的光催化活性，合成了一系列介孔石墨相氮化碳（mpg-C3N4）/氧化银（Ag2O）光催化剂。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、N2吸附-布鲁诺尔-埃米特-泰勒法（N2-BET）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射光谱（DRS）和光致发光光谱（PL）等方法对制备的光催化剂进行表征，分别测定其相结构、纯度、形貌、光谱及光致发光性能?？杉庹丈湎录谆龋∕O）水溶液的光催化降解实验表明，mpg-C3N4/Ag2O-50纳米复合材料表现出最佳活性。在120分钟内，mpg-C3N4/Ag2O-50纳米复合材料对MO的降解率达到90.8%，与纯mpg-C3N4和Ag2O样品相比，其光催化活性显著增强。光催化活性的提高主要归因于可见光吸收能力的增强以及纳米复合材料中p-n异质结的形成，这促进了载流子的生成与分离。
关键词： mpg-C3N4/Ag2O、MO降解、光催化活性、可见光光催化、p-n异质结
更新于2025-09-04 15:30:14
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高效分级CdS量子点/碳量子点/H-TiO?三元异质结的制备：类太阳光下卓越的光催化性能
摘要： 高效且耐用的可见光响应纳米复合材料在环境污染物修复中具有重要作用。因此，本研究采用简便的区域选择性沉积法制备了CdS量子点共敏化CQDs/H-TiO?（中空二氧化钛）三元异质结构（CdS QDs/CQDs/H-TiO?）。通过物理化学技术对制备的纳米复合材料进行了明确表征：CdS量子点均匀分布于层级状CQDs/H-TiO?异质结的平滑表面。该CdS QDs/CQDs/H-TiO?纳米复合材料对苯酚、亚甲基蓝（MB）和罗丹明B（RhB）表现出优异的降解性能，其降解速率常数（k）分别达到0.03、0.051和0.045 min?1。这些卓越的光催化活性主要归因于煅烧温度的影响、增强的光电流、光生电荷复合的最小化以及最佳含量的CdS量子点，这些因素为紧密界面连接的形成提供了明确依据。此外，基于电子自旋共振和自由基捕获实验的可靠结果，提出了CdS QDs/CQDs/H-TiO?降解有机污染物的主要活性氧物种及可能的反应机理。这项创新性工作被视为推动TiO?作为可见光诱导异质结在多领域应用的重要战略进展。
关键词： 中空TiO2、CdS量子点/CQDs/H-TiO2、可见光光催化、CQDs/H-TiO2、环境修复
更新于2025-09-04 15:30:14
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制备苝四甲酸二酰亚胺-石墨相氮化碳异质结光催化剂用于高效降解水中有机污染物
摘要： 无金属g-C3N4是下一代可见光响应光催化剂的理想候选材料，然而光生载流子在g-C3N4上的高复合概率限制了其光催化活性。为进一步提升g-C3N4的本征光催化性能，本研究通过苝四甲酸二酐（PTCDA）与g-C3N4在水溶液中的一步酰亚胺化反应制备了苝四甲酸二酰亚胺-g-C3N4异质结（PDI/GCN）。综合多种测试结果证实：当PTCDA与g-C3N4质量比低于特定值时，异质结中PTCDA与g-C3N4通过O=C?N?C=O共价键实现表面杂化。以对硝基苯酚和左氧氟沙星为目标有机污染物，研究了PDI/GCN异质结的可见光催化性能。结果表明：当PTCDA与g-C3N4质量比为1%时制备的异质结，对水中目标污染物的可见光催化降解和矿化能力显著优于g-C3N4和Degussa P25 TiO2?；诠獾缁А⒓浣踊秸爰暗缱幼孕舱窆馄椎仁笛榻峁な担焊靡熘式岬谋砻嬖踊峁雇ü铀俟馍亓髯忧ㄒ品掷肜丛銮抗獯呋钚?，从而产生更多?O2?、hVB+和?OH等活性物种，将PNP或LEV深度氧化为CO2和无机阴离子。
关键词： 石墨相氮化碳，异质结，苝四甲酸二酰亚胺，可见光光催化，有机污染物
更新于2025-09-04 15:30:14
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用于增强可见光光催化产氢的半导体异质结
摘要： 基于半导体的异质结已被证明是有效的光催化材料，可克服因电子-空穴复合率高和光响应范围窄导致的低光催化效率缺陷。本文研究了由可见光活性石墨相氮化碳（g-C3N4）与紫外光活性焦铌酸锶（Sr2Nb2O7）构成的异质结。同时考察了不同温度下制备的氮掺杂Sr2Nb2O7与g-C3N4形成的异质结，以探究氮掺杂的影响。通过可见光照射下水的光催化产氢反应（HER）评估其光催化性能。结果表明，在相同条件下，所制备异质结的光催化活性显著高于单一组分。其中700℃下制备的g-C3N4与氮掺杂Sr2Nb2O7异质结（CN/SNON-700）性能优于g-C3N4与Sr2Nb2O7异质结（CN/SNO）。基于能带位置相对关系和光致发光数据，提出了异质结增强光催化活性的可能机理。
关键词： 石墨相氮化碳、可见光光催化、焦铌酸锶、半导体异质结、制氢
更新于2025-09-04 15:30:14
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g-C?N?-Pt催化剂的绿色合成及其在水分解光催化产氢中的应用
摘要： 通过生物合成法与溶胶沉积法相结合，成功制备了用于水分解制氢的g-C3N4-Pt光催化剂。在合成过程中，经过二次煅烧使g-C3N4层状结构变薄，同时Pt纳米颗粒与g-C3N4紧密结合。形态结构分析和光学性能仪器表征表明，Pt纳米颗粒成功负载并均匀分散于g-C3N4表面。此外，该光催化剂在可见光区的吸收波长范围拓宽且吸光度增强。在可见光照射（λ≥420 nm）下，g-C3N4-Pt光催化剂展现出优异的产氢活性和光稳定性，H2生成速率达582.4 mmol h?1 g?1，在420 nm处的量子效率（QE）达到2.70%。
关键词： 绿色合成、析氢反应、可见光光催化、G-C3N4-Pt光催化剂
更新于2025-09-04 15:30:14