建筑能耗占我国总能耗的30%以上, 利用建筑自身的被动调节性能提高其热湿调节性能, 是实现建筑节能的重要举措。 以癸酸、 棕榈酸制备相变温度在人体舒适度范围内的癸酸-棕榈酸复合相变材料, 采用癸酸-棕榈酸复合相变材料, 硅酸四乙酯, 钛酸丁酯作为原材料制备具有热湿调节, 空气净化功能的癸酸-棕榈酸/SiO2@TiO2光催化相变微胶囊(简称D-T微胶囊)有利于建筑节能, 改善室内空气品质。 研究分析了去离子水用量(去离子水与硅酸四乙酯物质的量比), pH值, 癸酸-棕榈酸复合相变材料的用量(癸酸-棕榈酸复合相变材料与硅酸四乙酯的物质的量比), 钛酸丁酯的用量(钛酸丁酯与硅酸四乙酯物质的量比)以及钛酸丁酯的滴加速度五个影响因素对D-T微胶囊的粒径、 物质组成、 形貌以及空气净化、 热湿调节性能的影响。 激光粒度分析结果表明去离子水用量和钛酸丁酯用量对D-T微胶囊的粒径分布有重要影响。 过水体系能够有效分散T-D微胶囊, 防止其团聚； 适量的钛酸丁酯水解产生的TiO2包裹在癸酸-棕榈酸@SiO2表面, 从而影响D-T微胶囊的粒径。 扫描电镜结果显示, 过多的癸酸-棕榈酸复合相变材料用量会造成相变材料的泄露； 过快的钛酸丁酯滴加速度影响其水解反应速度, 造成TiO2的团聚。 X-射线衍射(XRD)分析结果显示, pH值是生成具有光催化性能的锐钛矿相TiO2的关键因素。 因此, 当控制去离子水与硅酸四乙酯的物质的量比为90∶1, pH值为2, 癸酸-棕榈酸复合相变材料用量为0.5, 钛酸丁酯用量为0.8, 控制钛酸丁酯的滴加速度为20 min完成时可以获得形貌、 粒径完整和物相稳定的D-T微胶囊。 D-T微胶囊经过6 h对气态甲醛降解试验, 其对甲醛的降解率能够达到67.87%； 在18~23 ℃之间有明显的相变温度平台, 平台的持续时间约为300 s； 当相对湿度为84.34%时, 平衡含湿量达到0.181 9 g·g-1, 同时相对湿度为32.78%~84.34%之间的湿容量为0.161 3 g·g-1。

国家高度重视新污染物治理, 抗生素作为重点管控新污染物, 其去除技术受到广泛关注, 基于光催化降解抗生素的水处理技术成为研究热点。采用水热法制备了WO3, 并采用室温沉淀法成功构建了S型异质结BiOBr/WO3光催化剂。与BiOBr和WO3相比, S型异质结的形成提高了光催化活性, 降低了光生电子空穴对复合率, 其中质量分数为20%的BiOBr/WO3复合材料光催化性能最好, 在120 min内对环丙沙星的降解率可达94.93%。电子自旋共振和自由基捕获实验表明·O2-是光催化降解中的主要活性组分。高效液相色谱-质谱联用仪检测结果表明降解过程中产生了6种中间体, 并最终矿化为CO2、H2O和其他无机离子。

铜基硫化物禁带宽度窄, 具有局域表面等离子体共振效应, 对可见光有良好的吸收能力, 且储量丰富、无毒, 这些优势使铜基硫化物光催化剂引起了研究者们的广泛关注。然而, 铜基硫化物光生电子和空穴复合速率高, 可见光利用效率低, 阻碍了其在光催化领域的应用, 因此研究者们尝试了不同的改性策略提高其光催化性能。本文综述了铜基硫化物的改性策略, 主要论述了形貌调控、晶相调控、半导体异质结等方式对铜基硫化物光催化性能的改性, 分析了不同改性方法对铜基硫化物光催化性能提高的作用, 以及铜基硫化物在光催化降解有机污染物、光解水产氢、光催化还原CO2等方面的应用, 并对铜基硫化物改性研究方向做出了展望。

近年来，石墨相氮化碳(g-C3N4)以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点，成为新兴的可见光响应非金属光催化剂，被广泛应用于光催化降解有机污染物领域。然而，纯g-C3N4对可见光的吸收效率较低且光生电子和空穴复合速率快，导致其光催化活性处于较低水平。基于g-C3N4的非金属特性，通过非金属掺杂可以有效提高g-C3N4的光催化性能，引起了学者们的广泛关注。本文介绍了目前非金属掺杂g-C3N4复合材料常见的制备方法,着重归纳了不同类型的非金属掺杂g-C3N4光催化降解水中有机污染物的相关研究进展，探讨其作为光催化剂在可见光条件下降解有机污染物的相关机理。最后，提出目前g-C3N4基复合材料在光催化降解水中有机污染物中所面临的挑战，旨在为非金属掺杂g-C3N4耦合光催化在水中有机污染物降解方面提供参考。

基于第一性原理的方法研究了本征α-Bi2O3、La掺杂、氧空位掺杂和共掺杂体系的电子结构与光学性质，以期获得性能比较优异的α-Bi2O3光催化材料。研究结果表明：掺杂后，体系结构变形较小，其中氧空位（VO）掺杂和La-VO共掺杂体系的禁带宽度价带和导带同时下移且在禁带中引入杂质能级，说明掺杂可以减小电子从价带激发到导带所需能量，有利于电子的跃迁。特别是相对于氧空位单掺杂，La-VO共掺杂使杂质能级向导带底靠近，这个倾向可能使该复合缺陷成为光生电子捕获中心的概率大于成为光生电子-空穴对复合中心的概率；同时，La-VO共掺杂导致导带底附近的能带弯曲的曲率增大即色散关系增强，从而降低了电子的有效质量，加速电子的运动，因此，La-VO共掺杂能大幅改善光生电子-空穴对的有效分离。另一方面La-VO共掺杂在显著扩展可见光吸收范围的同时，还极大地增强了可见光吸收强度。因此，La-VO共掺杂有效改善了α-Bi2O3的光催化活性。本研究为利用稀土离子掺杂改善其他光催化材料的性能提供了一个新的思路。

本文分别采用热缩聚法和水热法合成了g-C3N4和In2S3, 再用简单的机械研磨工艺制备出了In2S3/g-C3N4复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对In2S3/g-C3N4复合光催化剂的晶体结构、形貌、微观结构和光学性质进行了表征,在可见光照射下, 通过降解四环素(TC)来评价其光催化活性。结果表明, 研磨比例为1∶4(摩尔比)的In2S3/g-C3N4复合光催化剂表现出最佳的光催化性能, 在氙灯下TC的光降解表观速率常数是0.025 1 min-1, 分别是In2S3和g-C3N4的2.9倍和1.6倍, 在自然光下TC的光降解表观速率常数是0.010 4 min-1, 分别是In2S3和g-C3N4的2.6倍和1.4倍。In2S3/g-C3N4复合光催化剂优异的光催化性能归功于载流子的高效迁移和分离以及增强的光吸收能力。本研究为设计和开发用于抗生素废水处理的可见光响应光催化剂提供了一条有前景的途径。

高炉渣作为钢铁行业的一类大宗固废, 其高附加值利用一直是相关行业的研究重点, 对钢铁行业的绿色发展具有重要意义。以高炉渣为研究对象, 综述了近5年来其作为光催化材料用于污水处理领域的研究进展。介绍了高炉渣的基本情况, 包括其形成组成、作光催化材料的可行性、国内外综合利用现状和综合利用中存在的问题; 简要阐明光催化技术的发展现状, 内容涉及其作用机理、性能改善方式和发展趋势; 说明高炉渣作光催化材料净化废水的研究进展, 并就现有文献对其光催化效率影响因素和提高方式进行了讨论; 最后对高炉渣基光催化材料的处理方式和应用方式进行了归纳总结, 并对其持续性的资源化利用进行了展望。

石墨炔是一种新型碳的同素异形体, 其独特的结构使得该物质具有理想的高强度、导电性、导热性、透光性和高载流子迁移率、热导率等。石墨炔具有天然的带隙, 属于本征半导体, 具有特别的电荷输运性能。石墨炔与无带隙的石墨烯相比, 在0.45～1.30 eV范围内显示出带隙, 这使其在电子、催化、光学和机械方面具有强大的应用潜能, 为碳材料的基础和应用研究提供新的空间、带来了新的内涵, 引起了广泛的关注。此外, 石墨炔在Fermi能级上下附近具有2个不同的Dirac锥, 这表示石墨炔为自掺杂(self-doped)半导体, 原本就具有电荷载流子, 不需要像石墨烯一样要通过额外掺杂实现。石墨炔是十分契合的潜在的且卓越的光催化材料, 理论上只需修饰构建活性位点即可高效光诱导反应。

MXene作为一种新型的二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物, 具有良好的金属导电性、较高的载流子迁移率和表面端基可调控能带结构等特性, 适合在光催化材料体系中作为助催化剂来提高光催化性能。本综述概述了零维、一维、二维和三维半导体光催化材料与MXene复合材料的可控构筑及其在污染物脱除、制氢、CO2还原和固氮等光催化领域的最新研究进展, 重点介绍了二维MXene基复合光催化材料的构筑方法及其光催化性能增强机制, 并对其未来的研究方向进行了展望。