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基于活性炭/二氧化钛的复合材料用于光催化水净化
摘要： 本研究描述了不同活性炭（AC）/二氧化钛（TiO?）比例复合材料的制备方法，采用XRD、BET和SEM进行表征，并以偶氮染料酸性橙7（AO7）为对象评估其在水溶液中的吸附性能与光催化活性?；谏逃没钚蕴浚?737 m2/g）和TiO?（P25，45 m2/g）材料通过混合方法制备AC/TiO?复合材料，研究参数包括AC/TiO?比例、水热处理及复合材料的球磨工艺。复合材料比表面积随AC含量增加而提升。AO7的降解源于吸附与光催化氧化两种过程的协同作用。通过扣除暗态吸附量（吸附本底值）获得纯光催化氧化速率（PO），最优AC/TiO?比例为0.23——此时PO速率仅略低于P25，但AO7总去除率是P25的两倍。低频球磨会减小碳颗粒尺寸、增强AO7吸附能力但降低其PO速率；高频球磨则导致锐钛矿相减少、少量板钛矿相出现，且AO7的PO速率几乎可忽略。低频球磨的AC/TiO?悬浮液产生的羟基自由基自旋加合物（?DMPO-OH）浓度与非球磨样品相当，而高频球磨样品中该浓度显著降低，这归因于活性炭中碳中心自由基浓度升高（作为光生电子捕获剂）。
关键词： 吸附，活性炭，P25，电子顺磁共振波谱，AO7，光催化氧化
更新于2025-09-23 15:22:29
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过渡金属物种（Cr、Co、Ni和Cu）修饰的TiO2用于液相乙酸和气相丙烯的光催化消除
摘要： 商业P25二氧化钛通过浸渍相应硝酸盐水溶液的方式掺杂了过渡金属元素（铬、钴、镍和铜）进行改性。制备过程还包括在氩气中进行500℃热处理以分解硝酸盐、去除杂质并增强金属-二氧化钛相互作用。采用氮气吸附、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）和X射线光电子能谱（XPS）对催化剂进行了全面表征，并分别在365 nm光源照射下测试了其在乙酸水相分解和丙烯气相氧化反应中的性能。四种含金属催化剂的 光催化活性随金属种类而变化，在两种测试反应中呈现相似趋势。添加金属种类的影响主要基于负载物种的电化学性质，其中含铜的Cu/P25样品表现出最佳催化性能。在乙酸光解反应中，所有含金属样品均比纯P25活性更高；而在丙烯气相氧化中，纯P25活性更优。这归因于气相与液相介质中的决速步骤存在差异。
关键词： 二氧化钛，P25，丙烯，光催化，乙酸，过渡金属
更新于2025-09-23 15:22:29
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长余辉磷光体对光电设备性能提升的作用：以染料敏化太阳能电池为例
摘要： 为增强阳光捕获效率，光电装置的光阳极常掺入长余辉磷光体（LPP）材料。然而LPP层对光电性能提升的作用机制尚不明确。本研究系统考察了绿色LPP材料（SrAl2O4:Eu3+）及其厚度对染料敏化太阳能电池（DSSCs）光电行为的影响。结果表明：当LPP层厚度最优时，P25/LPP DSSCs的光电转换效率（PCE）达7.16%，较P25电池提升24.3%。系列分析证实，短路电流密度与PCE的提升主要源于LPP对入射阳光的背散射作用（包含下转换效应及光吸收增强）；而载流子寿命延长与开路电压提高则主要归因于LPP层的余辉效应。此外，P25/LPP DSSCs在黑暗环境中仍能保持82.15 μW cm-2的输出功率密度，对应46.94%的高PCE值。
关键词： 后向散射、功率转换效率、下转换、长余辉荧光粉、二氧化钛（P25）、染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-16 10:30:52
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TiO2-石墨烯纳米复合材料在紫外LED光照下的光催化降解：响应面法优化研究
摘要： 二氧化钛在可见光下效率低下以及电子/空穴对快速复合的问题，仍是其在水处理光催化应用中的重大挑战。本研究通过石墨烯降低电子-空穴对复合来增强其光催化活性，采用水热合成与氧化石墨烯还原同步法制备了二氧化钛纳米颗粒（P25）与氧化石墨烯（GO）的复合材料。表征证实GO成功还原且P25纳米颗粒均匀分散于石墨烯表面。该纳米复合材料带隙确定为2.74 eV，显示出石墨烯-二氧化钛光催化剂向可见光区的良好偏移。通过紫外LED光照下2-羟基对苯二甲酸（HTPA）探针分子的生成量评估了TiO2/G纳米复合材料的光催化性能。采用中心复合设计（CCD）的响应面法（RSM）进一步优化光催化效率，发现搅拌时间、转速、TiO2用量、GO用量、水热反应时间和乙醇/水比例这6个变量中，后三者显著影响HTPA生成速率。最优条件为GO 0.48 wt%、乙醇/水比例51.49 v/V%、反应时间19小时，HTPA生成预测值与实验值高度吻合（R2=0.93，adj-R2=0.87）。优化后的纳米复合材料光催化效率较纯P25提升125%。
关键词： P25-石墨烯纳米复合材料、实验设计（DOE）、光催化、水处理、响应面法（RSM）
更新于2025-09-16 10:30:52
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一种简便合成碳量子点掺杂P25可见光驱动光催化剂的方法，具有增强的NO去除性能
摘要： 通过一步电化学-微波法制备了水溶性碳量子点（CQDs）及新型复合光催化剂CQDs/P25。实验结果表明，在室温条件下，该CQDs/P25复合光催化剂对NO的光催化降解率达到71%，约为纯P25的1.65倍（NO初始浓度为10 ppm）。当CQDs含量为1%时，复合催化剂的光催化效率达到最高值。研究表明，CQDs可拓展纯P25的光吸收范围并调节其带隙结构。该新型光催化剂的高效光催化性能主要归因于其独特的上转换荧光特性、纳米尺寸效应及表面活性效应。
关键词： 复合催化剂、氮氧化物污染物、碳量子点、P25、光催化
更新于2025-09-12 10:27:22
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结合原位双重效应的日光响应型Fe-Ag-TiO2复合材料在戊四硝酯降解中的应用
摘要： 采用基于银改性二氧化钛的原位双重效应（光催化与光芬顿）固定化体系，在自然阳光下对环境持久性药物戊四硝酯（PEN）进行降解与矿化研究。通过漫反射光谱（DRS）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜/能谱（SEM/EDS）、热重分析（TGA）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及拉曼光谱对改性TiO2进行表征，证实银在TiO2表面的分布情况。Ag-TiO2-P25展现出更优的降解效率，其速率常数高达0.055 min?1（未改性TiO2-P25为0.037 min?1）。研究尝试通过固定模式下引入原位双重效应来提升体系降解效率，采用废粉煤灰与铸造砂制备新型粘土珠载体固定Ag-TiO2-P25（形成Fe-Ag-TiO2复合体），使速率常数提升至0.132 min?1。在处理量5L的太阳能中试反应器中，使用Fe-Ag-TiO2复合体进行PEN降解实验，验证了该技术的实际可行性。
关键词： 粘土珠，双重效应，Ag-TiO2-P25，Fe-Ag-TiO2复合材料
更新于2025-09-10 09:29:36
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铀酰光催化还原：有机配体与紫外光波长的影响
摘要： 尽管先前研究已证实铀酰（UO2）在多种有机化合物存在下可发生光化学还原反应，但有机分子作为配体与电子供体在光反应中的实际作用尚不明确。本研究考察了铀酰光化学还原过程中：有机配体作为电子供体与络合剂的作用、二氧化钛（TiO2）纳米颗粒的光催化剂效应，以及UV-A/UV-B/UV-C波段紫外光照的影响。选取了与铀酰具有不同结合亲和力的乙酸盐、乙二胺四乙酸（EDTA）、草酸盐和氢醌等有机化合物，在无氧酸性条件（O2<1ppm，pH2.5）下，以1:8摩尔比配制含单一有机物的铀酰溶液进行紫外辐照。结果显示：草酸盐和乙酸盐体系铀去除率超70%，氢醌（≈45%）与EDTA（≈10%）次之；乙酸盐和草酸盐体系中UV-A/UV-B/UV-C各波段去除效率相近，而EDTA溶液在UV-C、氢醌溶液在UV-A照射下去除效果更佳。这些结果表明铀?；乖饕蒚iO2纳米颗粒介导，且高度依赖电子供体化合物——乙酸盐能增强氢醌溶液中的铀酰光反应，低浓度EDTA（铀:EDTA=1:2至1:4）作为优良电子供体，但高浓度（如1:8）时[(UO2)HEDTA]等铀酰-EDTA络合物会竞争TiO2表面位点阻碍还原。干燥TiO2粉末的X射线光电子能谱显示，固相中超过70%的铀以V/IV价还原态存在：乙酸盐体系固相铀以U(IV)为主，而EDTA体系光还原产物以U(V)占优。研究表明铀-配体络合物的形成对控制光反应过程中铀酰物种反应活性及还原铀物种稳定性起关键作用。
关键词： 有机配体、金红石、P25、紫外波长、电子供体、铀酰光催化还原、锐钛矿
更新于2025-09-09 09:28:46
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获取O2吸附等温线作为纳米晶二氧化钛光催化剂全面表征的方法
摘要： 氧气作为电子受体在光催化氧化中起着至关重要的作用。量化其吸附量虽被低估，但似乎是光催化材料表征中有用的补充手段。本研究采用标准设备，在10至760毫米汞柱压力区间内对TiO2纳米粉末的氧吸附进行了实验测定。研究开发了精确测量光催化剂粉末吸附容量的方法。常压条件下观察到的紫外照射对氧气的表观脱附效应，被归因于热效应导致的样品自由空间测量误差。
关键词： 氧气吸附能力，P25，UV100，光催化氧化
更新于2025-09-04 15:30:14
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重新审视g-C3N4/TiO2的结构与光催化性能：通过尿素煅烧对TiO2进行表面改性是否是制备"太阳能"光催化剂的可行途径？
摘要： 通过尿素煅烧对TiO2进行表面改性制备的g-C3N4/TiO2复合材料作为"可见光响应"光催化剂在环境净化领域已得到广泛研究。然而，关于该纳米复合光催化剂在实际太阳光照射下的结构表征与光催化性能却鲜有关注。本研究采用TGA、XRD、TEM、XPS、紫外-可见光谱及N2吸附分析等多种表征技术，系统考察了350-500℃下煅烧尿素与Evonik Aeroxide P-25 TiO2（P25）机械混合物所合成g-C3N4/TiO2纳米杂化物的物相晶体结构、微观结构及光学性质的演变过程。尿素热解导致TiO2表面在400℃以上形成石墨相氮化碳（g-C3N4）包覆层。通过亚甲基蓝（MB）脱色反应及Cr(VI)还原为Cr(III)的反应，我们评估了所得g-C3N4/TiO2纳米颗粒在可见光（420nm）、紫外光（365nm）及模拟太阳光照射下的光催化性能。如多数先前研究报道，该纳米杂化光催化剂在可见光照射下展现出比单一组分P25或g-C3N4显著更高的光催化活性。但在太阳光和紫外光照射下未发现明显提升，这源于g-C3N4与TiO2界面电荷转移导致的氧化还原电位降低。此外，g-C3N4/TiO2在Cr(VI)还原中表现出极低的光催化活性。有机g-C3N4的表面修饰被认为可调控TiO2的表面特性（如亲水性）。我们的结果表明：紫外光区光催化活性与可见光区同等重要，开发高效"太阳能"光催化剂需要平衡两者关系——因为它们可能存在相互制约。
关键词： 石墨相氮化碳、染料降解、二氧化钛纳米颗粒、六价铬还原、半导体光催化、Aeroxide P25、载流子转移
更新于2025-09-04 15:30:14