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通过N阴离子掺杂改性TiO2的光学和电子性能以增强可见光辅助光催化性能
摘要： 本工作采用非离子表面活性剂（聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯）作为结构调控剂和软模板，通过改进的溶胶-凝胶法制备了氮掺杂锐钛矿相TiO?纳米晶体。采用X射线衍射、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱及X射线光电子能谱等技术对样品进行表征，并通过可见光照射下苯酚的光催化氧化反应评估其光催化活性（苯酚浓度由紫外-可见分光光度计测定）。实验结果表明，氮掺杂赋予TiO?纳米催化剂优异的可见光光催化性能。此外，通过密度泛函理论（DFT）计算阐明了纯锐钛矿相TiO?与氮掺杂体系的形成能及电子结构，发现氮掺杂可缩小本征TiO?的带隙，从而使N-TiO?纳米催化剂具备卓越的可见光光催化活性。因此，所制备的N-TiO?光催化剂有望应用于太阳光照射下的有机污染物降解。
关键词： 氮掺杂、DFT模拟、光催化、二氧化钛
更新于2025-09-04 15:30:14
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可见光驱动下超声合成的聚吡咯/K-水钠锰矿纳米杂化材料对双酚A的光催化降解：实验与密度泛函理论研究
摘要： 虽然锰氧化物以其半导体特性而闻名，但迄今为止尚未探索导电聚合物插层K-Birnessite（K-Bi）的光催化性能。为了设计一种可见光驱动的有机-无机杂化光催化剂以实现双酚A（BPA）的快速降解，本研究报道了K-Bi/聚吡咯（Ppy）纳米杂化物的超声辅助绿色合成方法。热重分析证实了Ppy在K-Bi中的负载量，红外光谱证实了有机-无机杂化物的形成。K-Bi的带隙为2.8 eV，而纳米杂化物的带隙范围为2.4至1.6 eV。X射线衍射研究表明Ppy链部分插层于K-Bi的层间空间。高分辨透射电子显微镜和扫描电子显微镜研究显示K-Birnessite/Ppy纳米杂化物具有混合形貌。在可见光照射下，K-Bi/Ppy纳米杂化物存在时观察到BPA的快速降解，在120分钟内实现了20 mg/L BPA溶液近90%的降解率。降解过程遵循准一级动力学，降解片段通过液相色谱-质谱法鉴定。基于Fukui指数密度的功能理论计算预测BPA中自由基易攻击位点（f0）和（f-），提出了降解路径。
关键词： 密度泛函理论计算，降解动力学，光催化，氧化锰，聚吡咯
更新于2025-09-04 15:30:14
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钴(II)修饰二氧化钛光催化同步去除六价铬与双酚A的性能提升
摘要： 为增强电子-空穴分离并提升商业二氧化钛（Degussa P25）在自然太阳光下的实际性能，本研究通过湿化学锚定工艺使Co-EDTA前驱体分解，对P25进行后处理负载Co(II)物种（制得CoP25）。当Co(II)以适当负载量作为分子助催化剂时，所得CoP25-4在紫外光照射下对Cr(VI)还原和双酚A（BPA）氧化表现出显著提升的光催化性能。Cr(VI)与BPA的共存可相互促进两种污染物的降解。在模拟太阳光（AM 1.5G）照射下，CoP25-4的Cr(VI)还原速率较P25提高8.5倍，同时BPA的同步降解速率较P25提高8倍。进一步研究表明，P25表面共价锚定的原子级Co(II)显著促进了光生电子-空穴分离，并通过形成Co(I)中间体推动Cr(VI)还原，同时加速BPA氧化。本工作展示了一种简便的P25改性策略，在自然光激发下对环境污染治理具有显著提升的实际应用性能。
关键词： 双酚A，电子-空穴分离，六价铬还原，光催化，钴(II)改性二氧化钛
更新于2025-09-04 15:30:14
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用于光催化的蛋黄-壳纳米结构的理性设计
摘要： 光催化是一种将太阳能直接转化为化学能源的极具前景的途径，为环境和自然资源问题提供了替代解决方案。理论上，所有光催化反应都由载流子驱动，其行为可分为电荷产生、分离、迁移和表面反应四个过程。每个步骤中电荷利用效率决定了光催化的整体性能。蛋黄-壳（YS）结构能为载流子的高效利用提供理想平台。典型YS结构由中空壳层和内核构成，既能增强空腔内的光散射效应，又可提供大表面积形成充足活性位点，两者均能显著提升电荷利用效能。此外，还可采用多种策略修饰YS结构以进一步优化各步骤中的电荷行为。现有YS结构综述主要聚焦其应用普适性，而基于YS结构提升光催化性能的策略尚未得到详细阐述。本综述系统描述了YS结构的分类、合成方法、形成机制及光生载流子行为的理性调控，旨在实现异相光催化反应中基于YS结构的电荷高效利用。
关键词： 载流子、异相光催化反应、太阳能转化、蛋黄-壳结构、光催化
更新于2025-09-04 15:30:14