研究目的
设计并制备一种全光谱响应的In2.77S4/WS2 p-n异质结光催化剂,用于在可见光和红外光下高效还原Cr(VI)和氧化四环素,以解决环境污染问题。
研究成果
In2.77S4/WS2 p-n异质结光催化剂(含4 wt% WS2)因增强的电荷分离与光吸收能力,在可见光和红外光下对Cr(VI)还原及TC氧化展现出优异的光催化活性。该异质结的形成促进了电子转移,提升了效率与可循环性。本研究为开发全光谱响应型光催化剂以治理环境污染提供了思路。
研究不足
该研究在工业应用的可扩展性方面可能存在局限,WS2含量超过4 wt%后可能还需进一步优化,且需要在不同环境条件下进行更深入的稳定性测试。所用特定光源(λ > 420 nm)可能无法覆盖整个太阳光谱。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过煅烧法合成褶皱n型WS2纳米片,并采用原位水热法构建In2.77S4/WS2 p-n异质结以增强光催化活性,应用了能带间隙能量与电荷转移的理论模型。
2:77S4/WS2 p-n异质结以增强光催化活性,应用了能带间隙能量与电荷转移的理论模型。 样本选择与数据来源:
2. 样本选择与数据来源:样本包括纯In2.77S4、WS2及其不同WS2含量(2%、4%、6 wt%)的复合物,数据来源于光催化测试、表征技术和电化学测量。
3:77SWS2及其不同WS2含量(2%、4%、6 wt%)的复合物,数据来源于光催化测试、表征技术和电化学测量。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括XRD(BRUKER D8)、BET比表面积分析仪(ASAP 2020,Micromeritics Instrument Corp.)、TEM(JEM 2100,JEOL)、XPS(ESCALAB 250Xi,Thermo Fisher Scientific)、紫外-可见漫反射光谱仪(U-4100,Hitachi)、电化学工作站(CHI760,上海辰华)以及300 W氙灯系统(CEL-HXF300,北京中教金源科技)。材料包括In(NO3)3·4.5H2O、WO3、硫脲、TAA及国药集团化学试剂有限公司等供应商提供的各类化学品。
4:8)、BET比表面积分析仪(ASAP 2020,Micromeritics Instrument Corp.)、TEM(JEM 2100,JEOL)、XPS(ESCALAB 250Xi,Thermo Fisher Scientific)、紫外-可见漫反射光谱仪(U-4100,Hitachi)、电化学工作站(CHI760,上海辰华)以及300 W氙灯系统(CEL-HXF300,北京中教金源科技)。材料包括In(NO3)3·5H2O、WO硫脲、TAA及国药集团化学试剂有限公司等供应商提供的各类化学品。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:WS2通过煅烧WO3与硫脲混合物合成。异质结制备过程为将WS2和In(NO3)3·4.5H2O分散于水中,加入TAA后180°C水热处理12小时。光催化测试通过照射含Cr(VI)或TC溶液的混合物,间隔取样并用分光光度计测定浓度。电化学测试采用三电极体系。
5:5H2O分散于水中,加入TAA后180°C水热处理12小时。光催化测试通过照射含Cr(VI)或TC溶液的混合物,间隔取样并用分光光度计测定浓度。电化学测试采用三电极体系。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:数据分析采用光催化效率(C/C0)、反应动力学(准一级模型)、能带间隙能量(Tauc图)及电化学阻抗相关公式,未指定具体软件工具。
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X-ray diffraction
D8
BRUKER
Analyze the crystal structure of samples
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Transmission electron microscope
JEM 2100
JEOL
Characterize microstructure with electron beam energy of 200 keV
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Energy dispersive spectroscopy
EDAX
Ametek
Determine elements within photocatalysts, attached in TEM
-
X-ray photoelectron spectrometer
ESCALAB 250Xi
Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.
Conduct surface chemical composition and states analysis
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UV-vis diffuse reflectance spectroscopy
U-4100
Hitachi
Collect UV-vis diffuse reflectance spectrum
-
Automated surface area analyzer
ASAP 2020
Micromeritics Instrument Corp.
Measure BET surface areas using N2 adsorption-desorption isotherms
-
Xenon lamp light source system
CEL-HXF300
Beijing Zhongjiao Jinyuan Technology co. Ltd.
Provide visible and infrared light irritation with a 420 nm cut-off filter
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Visible spectrophotometer
UV-722N
Shanghai Precision Instrument Co., Ltd.
Determine concentration of solutions at characteristic bands
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Electrochemical workstation
CHI760
Shanghai Chenhua Co., Ltd.
Measure electrochemical impedance spectra and Mott-Schottky curves
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