作者单位
摘要
1 1.西安科技大学 化学与化工学院, 西安 710054
2 2.陕西能源职业技术学院 煤炭与化工产业学院, 咸阳 712000
3 3.西安石油大学 化学化工学院, 西安 710065
Cu/Mg-MOF-74具有比表面积高、微孔结构和碱金属活性位点可调、CO2吸附性能及光催化活性优良等优点, 但其Cu与Mg物质的量比(简称: Cu/Mg比)对烟气中CO2吸附选择性影响机制尚不清晰。本研究采用溶剂热法合成了不同Cu/Mg比的Cu/Mg-MOF-74, 表征了其CO2光催化性能、CO2和N2吸附量及孔结构, 计算了Cu/Mg-MOF-74的CO2吸附选择性, 并分析了Cu/Mg比对吸附量、选择性影响机制。结果表明:随着Cu/Mg比减小, Cu/Mg-MOF-74光催化CO2还原为CO和H2的活性先增后减, 当Cu/Mg比为0.6/0.4时, 其光催化还原CO和H2产率最大, 分别为10.65和5.41 μmol·h−1·gcat−1(1 MPa, 150 ℃); 随着Cu/Mg比减小, CO2、N2在Cu/Mg-MOF-74上的吸附量增加, 且CO2吸附量增加显著, 当Cu/Mg比为0.1/0.9时, 其CO2、N2吸附量最大, 分别为9.21、1.49 mmol·g−1(273.15 K, 100 kPa); 随着Cu/Mg比减小, Cu/Mg-MOF-74的微孔(d1≥0.7 nm)、超微孔(d2<0.7 nm)的面积、体积均增加, 当Cu/Mg比为0.22/0.78时, 其微孔、超微孔的面积、体积均大于Mg-MOF-74; 其选择性随Cu/Mg比减小和CO2浓度增大而改善。CO2在Cu/Mg-MOF-74上的吸附作用包括微孔填充和Mg2+化学吸附, 微孔体积是影响其吸附性能的关键。调整Cu/Mg比可调控Cu/Mg-MOF-74的孔结构、CO2吸附量和选择性。
Cu/Mg-MOF-74 CO2 吸附 选择性 孔结构 光催化 Cu/Mg-MOF-74 CO2 adsorption selectivity pore structure photocatalysis 
无机材料学报
2023, 38(12): 1379
孙晨 1,2赵昆峰 2,*易志国 1,2,*
作者单位
摘要
1 1.上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
甲烷是对全球温升贡献仅次于二氧化碳的温室气体, 且其全球增温潜势是CO2的80倍以上。在全球变暖和大气中甲烷含量不断增长的背景下, 完全催化氧化大气甲烷对于减缓温室效应和全球变暖具有重要价值。然而, 由于甲烷具有较高的结构稳定性, 在温和条件下将其催化氧化一直面临巨大的挑战。本文综述了近年来甲烷完全氧化在热催化、光催化以及光热协同催化三种反应条件下的研究进展, 热催化中高温增大了能耗并加速了催化剂的失活, 开发低温反应条件下的催化剂已经成为甲烷完全热催化的重点; 光催化提供了一种常温常压条件下利用光能氧化甲烷的方法, 但是相对热催化来说反应速率较低; 光热协同催化在光能和热能的协同作用下, 可实现温和条件下的甲烷高效完全催化氧化, 表现出潜在的应用前景。本文就三种反应催化剂的发展进行综述, 系统分析了不同反应的原理, 以及不同反应条件下甲烷完全催化氧化的优势与不足, 同时总结了催化氧化甲烷所面临的挑战, 并提供潜在的解决方案, 期望为今后的甲烷氧化研究提供借鉴。
甲烷完全氧化 热催化 光催化 光热协同 综述 catalytic oxidation of methane thermal catalysis photocatalysis photothermal catalysis review 
无机材料学报
2023, 38(11): 1245
Author Affiliations
Abstract
In recent years, the treatment of agricultural wastewater has been an important aspect of environmental protection. The purpose of photocatalytic technology is to degrade pollutants by utilizing solar light energy to stimulate the migration of photocarriers to the surface of photocatalysts and occur reduction-oxidation reaction with pollutants in agricultural wastewater. Photocatalytic technology has the characteristics of high efficiency, sustainability, low-energy and free secondary pollution. It is an environmental and economical method to recover water quality that only needs sunlight. In this paper, the mechanism and research progress of photocatalytic removal of heavy metal ions and antibiotics from agricultural water pollution were reviewed by combining photocatalytic degradation process with agricultural treatment technology. The mechanism of influencing factors of photocatalytic degradation efficiency was discussed in detail and corresponding strategies were proposed, which has certain reference value for the development of photocatalytic degradation.
photocatalysis agricultural pollution water quality remediation heavy metals antibiotics 
Journal of Semiconductors
2023, 44(11): 111701
Jian Luo 1,2†Qile Wu 1Lin Zhou 1,*Weixi Lu 1[ ... ]Jia Zhu 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Sciences, Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation, Ministry of Education, Nanjing University, Nanjing, China
2 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Yangtze University, Jingzhou, China
Plasmonics has aroused tremendous interest in photophysics, nanophotonics, and metamaterials. The extreme field concentration of plasmonics offers the ultimate spatial and temporal light control, single-particle detection, and optical modulation. Plasmon decay of metal nanostructures into hot carriers extends the application into photocatalysis, photodetectors, photovoltaics, and ultrafast nanooptics. The generated hot electron–hole pairs are transferred into adjacent dielectrics, well known to be more efficient than the hot carrier generation in dielectrics by direct photoexcitations. However, plasmon-induced hot-carrier-based devices are far from practical applications due to the low quantum yield of hot carrier extraction. Emergent challenges include low hot carrier generation efficiency in metals, rapid energy loss of hot carriers, and severe charge recombination at the metal/dielectric interface. In this review, we provide a fundamental insight into the hot carrier generation, transport, injection, and diffusion into dielectrics based on the steady-state and time-resolved spectroscopic studies as well as theoretical calculations. Strategies to enhance hot carrier generation in metals and electron transfer into dielectrics are discussed in detail. Then, applications based on hot carrier transfer are introduced briefly. Finally, we provide our suggestions on future research endeavors. We believe this review will provide a valuable overall physical picture of plasmon-induced hot carrier applications for researchers.
surface plasmon resonance hot carriers ultrafast dynamics photocatalysis optical modulation 
Photonics Insights
2023, 2(4): R08
吴宇欣 1,*吕杰衡 2阮健 1,3田晨 1,2[ ... ]韩建军 1,3
作者单位
摘要
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 430070
2 武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院(材料与微电子学院),武汉 430070
3 湖北省特种玻璃工程技术研究中心,武汉 430070
新型Cu2O纳米微晶玻璃具有高Cu载量、低成本和易大规模制备等特点,有望成为载银抗菌玻璃较有潜力的替代者。通过采用XRD、Raman光谱、XPS、FESEM和TEM等表征方法重点研究了不同ZnO/K2O比对SiO2-Al2O3-K2O-ZnO-P2O5-B2O3-CuO微晶玻璃显微结构的影响,并分析讨论了其结构-性能关系。结果表明,微晶玻璃中Zn与P元素会富集在Cu元素所在区域的附近,适量的ZnO能使微晶玻璃中析出的Cu2O晶粒尺寸稳定在纳米级别,并能调节微晶玻璃中Cu元素的浸出速率。Cu2O纳米微晶玻璃对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有显著的抗菌效果,并能实现对维多利亚蓝B溶液的可见光催化降解,是一种极具发展潜力的新型功能微晶玻璃材料。
微晶玻璃 氧化亚铜纳米晶 显微结构 抗菌性能 可见光催化 glass-ceramics Cu2O nanocrystalline microstructure antibacterial property visible light driven photocatalysis 
硅酸盐通报
2023, 42(9): 3350
作者单位
摘要
1 上海第二工业大学资源与环境工程学院,上海 201209
2 上海第二工业大学能源与材料学院,上海 201209
本文通过浸没沉淀相转换法制备了具有整体式结构的氧化锌/氯氧化铋/氧化石墨烯/聚偏氟乙烯(ZnO/BiOCl/GO/PVDF)复合膜,以亚甲基蓝(MB)、罗丹明(RhB)和四环素(TC)为目标污染物验证了复合膜的光催化降解性能,通过XRD、SEM等测试方法对复合膜进行测试。结果表明,氯氧化铋(BiOCl)的薄片结构提供更多的活性位点,氧化石墨烯(GO)的褶皱状结构有利于ZnO的结合,有助于光催化效果的提升。同时ZnO与BiOCl形成p-n异质结,扩大复合材料的可见光响应范围,在可见光照射下,180 min时对RhB的去除率达95.5%,140 min时对TC的去除率达93.1%以上,能够基本去除污染物;循环使用5次后,复合膜对MB的降解率仍达97.8%。在“双碳”背景下,本文制备的具有整体式结构的ZnO/BiOCl/GO/PVDF复合膜可作为一种环保、稳定、经济的光催化剂,用于去除MB等水溶性污染物,该复合膜在整体式结构催化剂降解水溶性污染物废水中具有广阔的应用前景。
整体式结构 复合膜 双碳 光催化 水溶性污染物 ZnO ZnO BiOCl BiOCl monolithic structure composite membrane double carbon photocatalysis water-soluble pollutant 
硅酸盐通报
2023, 42(8): 2994
作者单位
摘要
渤海大学化学与材料工程学院,辽宁省全谱太阳能电池转光材料专业技术创新中心,锦州 121013
本文在水热条件下成功合成了一例Keggin型多酸基超分子化合物1,其分子式为H3[(3-PA)4(PW12O40)](3-PA=3-(3-吡啶)丙烯酸),并通过单晶X射线衍射、元素分析(EA)、红外(IR)光谱、X射线粉末衍射(PXRD)、热重(TG)和固体紫外-可见(UV-Vis)漫反射对化合物1的结构进行了表征。化合物1属于三斜晶系,P-1空间群,a=1.200 33(3) nm,b=1.216 42(3) nm,c=1.424 66(4) nm,α=75.030(1)°,β=73.452(1)°,γ=69.372(1)°,V=1.837 00(8) nm3,Z=1,Mr=3 476.78,F(000)=1 538,μ=18.815 mm-1,Dc=3.143 mg·m-3,S=1.062,R1=0.046 2,wR2=0.138 7。化合物1的结构单元包含一个[PW12O40]3-多阴离子和四个3-PA配体,并通过[PW12O40]3-多阴离子和3-PA配体之间的氢键连接形成二维超分子层。化合物1在光催化还原Cr(Ⅵ)反应中展现出良好的光催化活性,并具有较好的结构稳定性和可循环利用性。
多金属氧酸盐 水热合成 超分子化合物 光催化 Cr(VI)还原 polyoxometalate hydrothermal synthesis supramolecular complex photocatalysis Cr(VI) reduction 
人工晶体学报
2023, 52(8): 1485
作者单位
摘要
1 河南科技大学农学院,洛阳 471000
2 洛阳理工学院环境工程与化学学院,洛阳 471023
高效可见光响应光催化材料的开发对光催化技术的发展有着至关重要的作用。采用柠檬酸(CA)辅助溶剂热法制备Bi2MoO6,对其进行XRD、SEM、UV-Vis DRS、BET及PL表征,并研究可见光下降解环丙沙星(CIP)、灭活大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的性能。CA添加量为3 mmol时制备的BM-3展现出最优的光催化活性,在100 min内对CIP的降解率达到89.5%,其反应速率常数为不添加CA制备的BM-0的2.45倍,也能在150 min内将E.coli完全灭活,在200 min内将S. aureus灭活,失活后的细菌细胞由于内容物泄漏而表面凹陷且易聚集。多次循环实验证明BM-3具有良好的稳定性。宽的可见光吸收范围、大的比表面积和高效的光生载流子分离效率有利于CA辅助溶剂热法制备的Bi2MoO6光催化性能增强。
柠檬酸 光催化 溶剂热法 抗菌性能 环丙沙星 citric acid Bi2MoO6 Bi2MoO6 photocatalysis solvothermal method antibacterial property ciprofloxacin 
人工晶体学报
2023, 52(8): 1477
作者单位
摘要
1 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院,北京 100083
2 中国地质大学(北京)珠宝学院,北京 100083
上转换材料与光催化剂复合可以产生吸收光谱“红移”的效果,对提高光催化剂的降解效率具有重要意义。为了提高CdS对近红外光的利用率,通过高温固相反应法合成了冰晶石结构上转换发光材料K3ScF6∶Tm3+,Yb3+,并采用高能球磨法将其与CdS复合制备出一种新型光催化复合材料K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS。采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱对其成分、结构和性能进行了系统表征。同时,对不同复合比例下制备的复合催化剂对罗丹明B(RhB)的光降解效率和K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS光催化复合材料的光催化机理进行了研究。结果表明,K3ScF6∶Tm3+,Yb3+和CdS的最佳复合比为3.6∶1,上转换发光材料K3ScF6∶Tm3+,Yb3+的引入协同促进了CdS的光催化作用,光催化过程中·OH与·O2-均参与了对RhB的降解,并且·OH起主要作用。此外,在最佳复合比下,经过80 min,K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS样品降解率达到99.9%,与未复合的CdS相比,降解率提高了近50倍。所有结果表明K3ScF6∶Tm3+,Yb3+/CdS光催化复合材料在光催化领域具有潜在的应用价值。
冰晶石结构 上转换 高能球磨 光催化 cryolite structure up-conversion high-energy ball mill photocatalysis K3ScF6:Tm3+,Yb3+ K3ScF6∶Tm3+,Yb3+ CdS CdS 
人工晶体学报
2023, 52(8): 1467
作者单位
摘要
宁波工程学院机械工程学院, 宁波 315016
以四氯化钛为原料, 硫酸铵为分散剂, 尿素为前驱物, 采用一步溶剂热法成功制备出核壳结构纳米TiO2微球。通过控制溶剂热温度对TiO2微球的结构参数(核壳尺寸、晶粒尺寸、比表面积和孔径等)进行调控, 并研究样品光催化降解气相苯的性能。结果表明, 随着溶剂热温度的升高, 微球核壳逐渐分离, 中空结构愈发明显, 且均为20 nm以下的纳米颗粒组成的二级结构。此类微球比表面积高达265.4 m2/g, 孔隙率高达0.247 8 cm3/g, 光吸收性能均较P25 TiO2要高, 且光吸收带边出现“蓝移”。核壳结构微球表现出吸附协同光催化降解苯的特性, 尤其是180 ℃下制备的样品光催化活性最高, 分析表明, 该优异性能得益于其核壳结构对光的充分散射和吸收、优良的结晶度, 以及较高的比表面积。
TiO2微球 核壳结构 溶剂热法 光催化 气相苯 降解 TiO2 microsphere core-shell structure solvothermal method photocatalysis gaseous benzene degradation 
人工晶体学报
2023, 52(10): 1880

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