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。

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。

光催化反应可将太阳能转化为可储存的化学能源, 被认为是缓解能源危机和解决环境问题的有效途径之一。然而, 由于光生载流子低的转移和分离效率, 实际的光化学转换效率提升受到了限制。新兴的S型异质结光催化剂由于其在空间上实现了光生载流子的有效转移分离并展现出强的氧化还原能力, 在太阳燃料制备和环境治理领域受到了广泛关注和研究。本文综述了S型异质结光催化剂的发展历程和设计原理、光生载流子转移机制以及在能源和环境等领域的应用。最后, 提出了S型异质结光催化剂的发展前景和面临的挑战。

通过热剥离(空气、氢气), 超声剥离及硼氢化钠化学剥离的方式对体相石墨型氮化碳进行处理, 制备了不同性能的薄层氮化碳。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、Fourier变换红外光谱、固体紫外可见漫反射谱、氮气物理吸附等仪器对所制样品的结构和性能进行了表征, 并考察了样品对水相有机污染物的光催化降解性能。结果表明: 剥离方式对氮化碳的物化和光催化性能有较大的影响, 在空气中剥离的氮化碳(g-CN_A)表现出最佳的光催化性能, 40 min时对盐酸四环素(TC)的降解率高达99.87%, 且4次循环使用后仍具有良好的循环稳定性。捕获剂探究反应机理实验结果表明, 超氧自由基(·O2-)是该反应的主要活性物种。

通过简单水热法合成了SnNb2O6, 并用沉淀法构建了Ag 表面等离子共振增强的梯型SnNb2O6/Ag3PO4异质结, 通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见光漫反射光谱仪和光致发光光谱仪对样品进行了表征。通过降解次甲基蓝来研究SnNb2O6、Ag3PO4和SnNb2O6/Ag3PO4复合材料的光催化活性。结果表明: SnNb2O6/Ag3PO4比SnNb2O6和Ag3PO4表现出更高的降解能力, SnNb2O6/Ag3PO4的准一级速率常数(Kapp)为0.313 min-1, 分别是SnNb2O6和Ag3PO4的13.1倍和4.8倍。这是由于Ag表面等离子共振增强的梯型SnNb2O6/Ag3PO4异质结方案可以加速电子空穴对的分离, 从而提高整个系统的氧化还原反应能力。

采用水热法制备了孪晶Mn0.5Cd0.5S (T-MCS)固溶体, 随后借助原位水热法获得Zn0.76Co0.24S/T-MCS纳米异质结光催化剂。结果表明: Mn0.5Cd0.5S固溶体是六方纤锌矿Mn0.5Cd0.5S (WZ-MCS)及立方闪锌矿Mn0.5Cd0.5S (ZB-MCS)交替形成的孪晶同质结; 引入Zn0.76Co0.24S可增强体系光响应能力, 提高表面载流子数量, 其中3% Zn0.76Co0.24S/T-MCS异质结在Na2S/Na2SO3混合溶液中的产氢速率可达132.9 mmol/(g·h) (300 W氙灯, λ>420 nm), 分别是Zn0.76Co0.24S和T-MCS的332.2倍和1.9倍。能带结构分析发现, WZ-MCS和ZB-MCS形成的II型同质结可实现T-MCS体相载流子的快速分离, T-MCS与Zn0.76Co0.24S之间形成的S-scheme异质结不仅促进了二者界面电荷迁移, 而且保留了T-MCS价带空穴与Zn0.76Co0.24S导带电子强的氧化还原能力, 本工作构建的同质异质结可有效提高体系的产氢动力学。