为了提高可见光的光催化效率,以ZnCl2、Co(NO3)2·6H2O、NaOH为原料,利用共沉淀法合成高结晶性的钴掺杂摩尔分数为1%~5%的氧化锌粉末。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱等手段对钴掺杂的氧化锌粉末样品的形貌、结构和光学性质进行表征。结果表明,合成的氧化锌粉末在整个可见光区都有吸收。当钴掺杂摩尔分数为3%时纳米氧化锌光催化活性最优,光催化反应速率常数为1.739 6×10-3 min-1。基于第一性原理计算了掺钴氧化锌晶体的能带结构,结果表明,位于650 nm的吸收峰来源于氧化锌中价带到杂质能级或杂质能级到导带的电子跃迁。掺钴氧化锌可增加可见光的光催化效率。
以石墨粉(G)为原料,采用改进Hummers法制备氧化石墨(GO),通过热剥离及氢氧化钾(KOH)活化制备出性能优异的类石墨烯多孔材料(GPM)。利用低温氮吸附、高压吸附、X射线衍射分析和拉曼光谱分析等测试手段对材料进行结构性能表征。结果表明,该材料具有类石墨烯结构,比表面积达2 465.76 m2/g,孔容为1.53 cm3/g,平均孔径为3.05 nm。在20℃、3 MPa下对CO2、CH4和N2的饱和吸附容量分别达到33.13、11.45 mmol/g和7.80 mmol/g。对于CH4/N2、CH4/CO2、CO2/N2的分离性能有所差异,分离系数依次为2.86、1.93、5.54,显示其在碳捕集及甲烷存储等方面具有良好的应用前景。
水中过量氨氮是导致水体富营养化的主要原因之一。通过超声波强化催化臭氧对含氨氮水进行降解,考察了Sr(NO3)2浓度及煅烧温度对负载活性Al2O3载体催化剂效果的影响。结果发现,以Sr(NO3)2浓度为0.10 mol/L、700℃下煅烧4 h得到的Sr/Al2O3作为负载型催化剂催化水中氨氮效果较好。超声使得Sr/Al2O3催化臭氧氧化降解含氨氮水反应时间从120 min缩短至60 min,而氨氮降解率从52.95%提高至83.20%,气态氮占比从37.40%提高至51.80%。SEM分析结果表明,经700℃煅烧得到的Sr/Al2O3呈粒子联结体,且大小均匀、表面粗糙、凹凸不平。因此,超声的引入促进了催化剂表面N—H键的裂解,有助于水中氨氮的降解。