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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 煅烧温度对CeO2纳米纤维形貌结构及其光催化活性的影响

    摘要： 煅烧温度对CeO?纳米纤维的形貌和结构具有关键影响，进而决定其光催化活性。通过电纺结合煅烧工艺成功制备出直径为95纳米的CeO?纳米纤维，煅烧温度范围（500-800℃）由热重分析（TGA）确定。采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征了不同煅烧温度下样品的形貌与结构，同时通过比表面积测试（BET）发现：当温度从500℃升至800℃时，样品比表面积从56.3 m2/g骤降至3.3 m2/g（降低17倍）。通常比表面积越大光催化效率越高，但有趣的是：在紫外光照射60分钟条件下，500℃和800℃煅烧制得的CeO?催化剂对亚甲基蓝的光降解率从67%提升至98%，且反应动力学常数提高4倍。这表明CeO?纳米纤维催化剂的光催化活性与比表面积无直接关联，提高煅烧温度反而能增强光催化效率。

    关键词： 煅烧、多孔材料、微观结构、CeO2纳米纤维、光催化

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 改性石膏材料的力学与光催化性能

    摘要： 将共改性二氧化钛光催化剂（TiO2-N,C）添加到商用石膏中，制得自清洁建筑材料。同时研究了石膏/二氧化钛复合材料的力学性能。当采用100-300°C处理的TiO2/N,C光催化剂时，石膏样品展现出最高光催化活性，这归因于高比例的锐钛矿相、相对较高的氮碳含量以及较大的BET比表面积（约170-270 m2/g）。在此条件下（300°C），模型污染物（偶氮染料）经15小时紫外和可见光照射后的降解率分别达到85%和70%。采用600-800°C高温处理的光催化剂负载石膏样品则表现出更高的抗压强度，这源于金红石相的存在和大晶粒尺寸。石膏/二氧化钛复合材料制备过程中的研磨操作可通过减小石膏颗粒尺寸提升抗压强度（增幅达40%），而光催化剂颗粒则有效填充了石膏材料中的孔隙空间。

    关键词： 改性石膏，光催化，TiO-N-C，抗压强度

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 三维CdS-石墨烯气凝胶的一锅法自组装及其在水净化中优异的吸附性能与光催化活性

    摘要： 基于石墨烯的三维（3D）气凝胶杂化材料作为一类新型功能材料近年来崭露头角，并已应用于多个领域。本研究通过简便的一锅水热法，原位组装球形硫化镉纳米颗粒于石墨烯气凝胶（GA）中。所得CdS-GA杂化材料具有分级多孔结构，且CdS与GA之间存在强电子相互作用，这增强了其在可见光照射下对水中有机污染物（如罗丹明B（RhB）、亚甲基蓝（MB）、酸性铬蓝K（AcbK）、甲基橙（MO）和环丙沙星（CIP））的吸附能力和光催化活性。CdS-GA对MO、MB、CIP、RhB、AcbK的去除效率分别是纯CdS的15.6倍、6.6倍、4.4倍、2.8倍和2.2倍。同时，所得CdS-GA杂化材料表现出良好的可重复使用性。此外，还探讨了光催化机理。这为探索具有优异吸附能力和卓越可见光诱导光催化活性的半导体-GA杂化材料提供了有价值的替代方案。

    关键词： 石墨烯气凝胶、吸附、光催化、杂化材料、硫化镉纳米粒子、有机污染物

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 一种聚苯胺修饰的三维W18O49复合材料用于全太阳光谱光驱动高选择性N2的硝酸盐光催化去除

    摘要： 利用太阳能进行光催化是去除亚硝酸盐最具前景的绿色技术。然而，有效的光催化性能常受限于光吸收能力不足、昂贵贵金属的使用以及副产物（硝酸盐和铵盐）的产生。本研究首次报道了一种全太阳光响应的聚苯胺修饰三维W18O49复合材料（PANI@W18O49），这种无贵金属光催化剂对水中亚硝酸盐去除具有优异的光催化活性和极高的N2选择性。通过XRD、拉曼、FTIR、SEM、TEM、UV-vis DRS和PL对制备样品进行了全面表征。催化结果表明，在300 W氙灯照射60分钟且不使用牺牲剂的条件下，PANI@W18O49对初始浓度1.0 mM的亚硝酸盐实现了超过80%的N2选择性。这一优势归因于n型W18O49与p型PANI之间构建的内建结，为NO2?反应提供了适宜的电子-空穴对氧化还原能级。PANI的修饰还提升了光捕获能力和载流子迁移效率，计算得出PANI@W18O49的反应速率常数约为W18O49的四倍。本研究不仅制备了具有应用前景的光催化剂，还为提升亚硝酸盐处理中的光催化活性和N2选择性提供了新思路。

    关键词： 亚硝酸盐、聚苯胺、氧化钨、全太阳光谱光驱动、光催化

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过三步缩聚法简易合成具有增强光电化学性能的二维定制石墨相氮化碳，用于光催化和光电化学免疫传感器

    摘要： 石墨相氮化碳（g-C3N4）是光催化与光电化学（PEC）应用中理想的二维（2D）纳米结构替代材料，但可控制备二维形貌的g-C3N4纳米层/纳米片仍面临挑战。本研究基于温度依赖的晶型特性，以双氰胺为前驱体，通过三步连续控温热缩聚工艺合成了具有二维延展特性的g-C3N4（g-CNS3）。与采用传统一步热聚合法合成的g-CNS1相比，这种具有薄膜形貌的g-CNS3展现出更优的可见光吸收能力和增强的PEC性能。凭借其优异的PEC特性，g-CNS3对亚甲基蓝表现出高效光催化去除活性并呈现快速动力学特征，同时作为光活性层构建了用于J亚群禽白血病病毒检测的高灵敏度、高特异性PEC免疫传感器。该PEC免疫分析法对目标病毒的线性检测范围为102.14-103.35 TCID50/mL，检测限达102.08 TCID50/mL。本研究为定制具有优异性能的二维g-C3N4纳米半导体提供了新方法，并为其有前景的PEC应用指明了方向。

    关键词： 二维材料，光电流响应，石墨相氮化碳，光催化，光电化学免疫传感器

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 将能量定向导入跨越可见光谱的超波长非共振超表面。

    摘要： 第10族金属（即镍、钯、铂）能催化多种化学反应，但其纳米粒子与光的弱相互作用阻碍了光催化应用的发展。相反，贵金属纳米粒子（特别是银和金）在可见光谱中呈现强烈的局域表面等离子体共振，但反应活性较低，限制了其光化学过程的适用范围和效率。我们在此展示了一种含单层钯纳米粒子新结构的设计、制备与表征，该结构可吸收超过98%的可见光。此外，通过调节支撑金属氧化物薄膜的厚度，可将吸收波长控制在整个电磁波谱可见光范围内。研究表明，吸收的能量集中于纳米粒子层——这对包括光催化和光热过程在内的能量转换应用至关重要。

    关键词： 光催化、等离子体学、超表面、钯、热载流子、吸收体、临界耦合

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 结构色纳米多孔阳极氧化铝光子晶体中光子的理性管理以实现增强的光催化作用

    摘要： 一项关于二氧化钛功能化纳米多孔阳极氧化铝分布式布拉格反射镜（TiO2-NAA-DBRs）工程化研究全面展开，该材料通过"慢光子"效应增强光催化性能。通过监测多种具有不同吸收光谱带的有机分子光降解过程，评估了这些复合光子晶体（PCs）的光催化表现。研究表明：当光子晶体禁带边缘（PSB）与有机分子吸收谱带重合时，"慢光子"效应可显著提升TiO2-NAA-DBRs的光催化效率；尤其当PSB红边紧邻有机分子吸收谱带时，催化效果最为突出。若光子晶体禁带与分子吸收谱带部分或完全错位，则整体光催化降解效率还取决于PC结构的总孔道长度、有机分子电荷量、可见-近红外辐射占比以及基质复杂度（包括干扰离子和分子）。最后实验证实了该材料在环境基质中降解农药等污染物的实际应用价值。本研究为开发高效、安全且可重复使用的理性设计光催化剂体系提供了新思路。

    关键词： 阻带、脉冲阳极氧化、光催化、慢光子、光子晶体

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 利用新型可见光响应金属-有机框架引发超氧自由基驱动的胺类与硫选择性光氧化反应

    摘要： 光催化是一种将太阳能高效转化为化学能并同步制备高附加值化学品的可持续方法。本研究构建了一种基于蒽基有机配体的新型金属-有机框架（MOF）化合物，该材料具有可见光吸收特性和高效的光生电荷生成能力。在环境友好型氧化剂分子氧或过氧化氢存在下，该MOF可触发苄胺和硫化物的光氧化反应。结果表明，该催化剂对生成高价值亚胺或亚砜的氧化反应具有高度选择性。通过识别反应中的活性氧物种，我们进一步探究了这些光催化反应的机理，证实由光激发MOF向氧化剂转移电子产生的超氧自由基（O2??）是氧化反应的主要活性物种。该研究证明了光活性MOF在有机化学品转化为高值复合物方面具有巨大潜力。

    关键词： 硫化物、光催化、金属有机框架、苄胺、氧化

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 甘蔗酒糟的光降解：酒糟预处理效果及二氧化钛晶相对降解影响的研究评估

    摘要： 本研究评估了甘蔗糖蜜预处理及锐钛矿含量对其光催化降解的影响。天然糖蜜采用植物单宁作为混凝剂进行混凝/絮凝预处理，并用去离子水按1:2稀释。在紫外辐射条件下，对天然、预处理及稀释糖蜜进行了48小时光催化测试，催化剂投加量为1克：包括300°C煅烧的Kronos TiO?（100%锐钛矿）和1000°C煅烧的TiO?（34%锐钛矿），以及TiO? P25（87%锐钛矿）?；炷?絮凝过程分别去除了天然糖蜜中约50%、85%和97%的COD、色度和浊度。结果表明，尽管天然糖蜜的COD略有下降，但其毒性在光催化处理后显著降低，尤其是使用TiO?-34和TiO?-87时。这一现象表明锐钛矿与金红石相的混合产生了积极的协同效应。就糖蜜预处理而言，混凝/絮凝工艺效率更高，实现了最大的COD（67%）和毒性（最高达10倍）削减效果。

    关键词： 混凝/絮凝、光催化、酒糟、毒性

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 一种选择性地球丰产元素体系用于二氧化碳还原：光催化与电催化过程的比较

    摘要： 通过光催化或电催化还原实现二氧化碳增值化，是利用间歇性可再生能源可持续生产燃料或高附加值化学品的一种前景广阔的方法。目前分子催化剂通常针对光化学或电化学应用分别开展研究，但若采用统一方法将更有利于机理理解和催化剂优化。本研究通过三种锰二亚胺催化剂的光电联合催化研究，揭示了两种方法的协同效应：光化学部分开发了含异配位铜光敏剂和牺牲试剂BIH的催化体系，该体系对CO生成具有专一选择性，其转化数在完全基于地球丰产元素的光催化体系中达到迄今报道的最高水平；电化学部分则补充了光化学过程的机理认知，证明在本研究中牺牲试剂、光敏剂和辐照源均可被电极与弱质子酸替代。

    关键词： 光催化、电催化、锰、铜、二氧化碳利用

    更新于2025-09-23 15:23:52