羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO）知识库

本论文系统研究了不同助剂的表面织构调变对氧化物催化剂光催化活性的影响规律，探讨了组成结构变化与性能之间的关系及光催化反应机理。取得了如下结果：
1. 不同镍物种作为助剂对SnO₂光催化制氢性能的影响
为了研究助催化剂对SnO₂光催化制氢性能的影响，本文通过在SnO₂纳米颗粒表面上负载Ni₂O₃和/或Ni(OH)₂等助催化剂，制备了含多个镍物种的SnO₂系列催化剂，并在可见光照射下考察了这些助催化剂在吸光性能、光生电荷转移和光催化产氢过程中的作用。结果显示，Ni(OH)₂和Ni₂O₃两种助剂共存时，SnO₂ 具有更高的光催化产氢活性，这可能与两个镍物种在光催化制氢过程中的不同功能有关。Ni(OH)₂助剂能够显著增加SnO₂的可见光吸收能力；而Ni₂O₃助剂则起着电子陷阱的作用，有利于光生电子的迁移，并能有效地抑制光生电子和空穴的复合。此外，沉积在SnO₂纳米颗粒表面的Ni(OH)₂在光照条件下能够被氧化生成Ni₂O₃，新生成的位于Ni(OH)₂和SnO₂界面的Ni₂O₃能够加速氢气的产生。
2. Bi₂O₃助剂对BiPO₄纳米棒催化剂光催化性能的研究
以Bi₂S₃纳米棒为模板合成了Bi₂O₃助剂修饰的形貌可控的BiPO₄复合光催化剂，所制备的BiPO₄纳米催化剂为直径约30 nm长约200～500 nm的纳米棒。Bi₂O₃助剂不仅显著提高了BiPO₄对可见光的吸收，而且增加了BiPO₄ 催化剂的光电流和 BET 比表面积。在可见光光照条件下，该复合催化剂在降解亚甲基蓝实验中表现出优异的光催化性能，其活性是未修饰BiPO₄催化剂的1.7倍。这可能是由于Bi₂O₃ 助剂在BiPO₄纳米棒表面起到了富集电子和传输电子的作用，有效地抑制了光生电子和MB正离子自由基的复合, 明显加快了MB的氧化降解。
3. 压力对光热催化产氢活性的影响
以TiSi₂，Pt/TiO₂，Ga₂O_3-xN_x和TiO_2-xN_x为光催化剂，研究了固气相光热催化分解水产氢反应，发现系统压力对光催化分解水产氢速率有很大的促进作用，而温度则对其影响不大。本文还系统地研究了高压下TiSi₂系列催化剂的可见光光热催化分解水制氢行为。研究结果表明，压力增加显著提高了TiSi₂催化剂光催化分解水制氢速率。添加 NaOH和Na₂CO₃有利于水分解制氢反应的进行，在一定范围内，NaOH和Na₂CO₃浓度增加，放氢速率随之增加。研究还发现，担载贵金属Pt或Ru对反应速率没有显著影响。可见光光照下在非金属氧化物TiSi₂独特的表面结构(SiO₂和TiO₂薄层)起到助催化剂的作用，其本身就可以形成析氢活性中心。
4. 具有相同(010)暴露晶面的管式钛酸盐M₂Ti₃O₇ (M=Na, H)光催化剂性能研究
为了研究H⁺取代Na⁺对具有管状结构的钛酸盐催化剂光催化性能的影响，本文用水热回流法制备了长径比、比表面可控的Na₂Ti₃O₇和H₂Ti₃O₇纳米管催化剂，并比较了这些材料的各种性能。结果表明两个催化剂具有相似的比表面积、光吸收能力、相似的Ti化学状态和相同的高暴露晶面，但两个催化剂催化性能+表现出显著差异。H₂Ti₃O₇纳米管光催化活性比 Na₂Ti₃O₇提高约10倍。H⁺取代Na⁺导致催化剂中的电子跃迁机制发生了改变。H₂Ti₃O₇具有较低的复合几率、更多的表面氧空位和更长寿命的光生电荷，因而表现出更高的光催化活性。