AuAg/Bi2O3复合材料的光催化降解和还原性能

先用聚丙烯酰胺凝胶法制备出Bi₂O₃颗粒,然后用光还原法将粒径为6~18 nm的AuAg合金纳米颗粒修饰在Bi₂O₃颗粒表面,制备出AuAg/Bi₂O₃复合光催化剂。AuAg合金纳米颗粒的等离子体共振吸收效应(SPR)使AuAg/Bi₂O₃复合物能吸收波长为~577 nm的可见光,拓展了Bi₂O₃的光响应范围,还促进了Bi₂O₃中光生电荷的分离。以甲基橙(MO)、罗丹明(RhB)和铬离子(Cr(VI))作为目标反应物,在模拟太阳光和可见光照射下考察了AuAg/Bi₂O₃的光催化降解和还原活性,发现AuAg合金纳米颗粒修饰提高了Bi₂O₃的光催化性能。用模拟太阳光照射2 h后,RhB和MO的降解率以及Cr(VI)的还原效率分别提高了~34.2%,~38.0%和~56.7%。同时,AuAg/Bi₂O₃还具有良好的光催化和结构稳定性。基于以上结果,提出了AuAg合金纳米颗粒对Bi₂O₃光催化性能的改性机理。     

一步法直接合成rGO/Bi2O2CO3及其光催化性能研究

采用简单易行的一锅水热法, 制备了还原氧化石墨烯(RGO)复合的Bi₂O₂CO₃光催化剂。通过XRD、N₂吸附、XPS、SEM和TEM等测试手段对光催化剂进行表征。结果表明: 石墨烯与Bi₂O₂CO₃纳米片形成了有效复合。在设计吸附饱和排除RGO物理吸附的影响下, 发现复合光催化剂的性能明显提高, 其中RGO复合量为6.0wt%时活性最佳, 其光催化降解RhB的速率是Bi₂O₂CO₃的3.02倍, 并具有良好的循环稳定性。光电谱学分析表明复合RGO有效抑制了光生电子-空穴对的复合, 且拓宽和增强了催化剂的可见光吸收。机理分析表明: RGO/Bi₂O₂CO₃中O₂可多位点捕获光生电子, 从而产生更多活性物种O₂^-·, 实现对污染物的快速有效降解。     

ZnO/CdS/Ag复合光催化剂的制备及其催化和抗菌性能

先用水热反应合成六方晶相CdS多层级花状微球并在其表面生长ZnO纳米棒形成均匀的ZnO/CdS复合结构,然后用光还原法将Ag纳米颗粒负载于ZnO纳米棒制备出ZnO/CdS/Ag三元半导体光催化剂,对其进行扫描电镜和透射电镜观察、光电性能测试、活性基团捕获实验以及光催化降解和抗菌性能测试,研究其对亚甲基蓝(MB)的降解和抗菌性能。结果表明：ZnO纳米棒均匀生长在CdS微球表面,CdS晶体没有明显裸露,Ag纳米粒子负载在ZnO纳米棒的表面;ZnO/CdS/Ag三元复合光催化剂有良好的可见光响应、较低的阻抗和较高的光电流密度;ZnO/CdS/Ag复合光催化剂能同时产生羟基和超氧自由基等活性氧基团;ZnO/CdS/Ag三元复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的30 min降解率高于90%;0.25 mg/mL的ZnO/CdS/Ag对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的灭菌率高于96%,对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)能完全灭除。     

g-C3N4/Bi12O17Cl2复合物的制备及其光催化性能

以硝酸铋、氯化钠和氢氧化钠为原料用液相沉淀法制备g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段表征其组成、微观形貌和性能,以罗丹明B为模拟污染物研究了在可见光照射下g-C₃N₄对g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂活性的影响及其光催化机理。结果表明,2% (质量分数) g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂的光催化性能最好,见光90 min后对罗丹明B的降解率达到98%。     

Fe2O3/Bi2WO6的制备及其可见光光催化性能的研究

采用水热法制备了Bi₂WO₆催化剂,并以Fe₂O₃对Bi₂WO₆进行改性,合成了新型复合光催化剂Fe₂O₃/Bi₂WO₆。采用XRD、DRS等对合成的催化剂进行了表征。以氙气灯为光源（λ>420m）,以罗丹明B为目标降解物进行了光降解试验。结果表明,与Bi₂WO₆相比,Fe₂O₃/Bi₂WO₆的光催化性能有所提高,其中,Fe₂O₃含量为0.5%的Fe₂O₃/Bi₂WO₆的光催化性能最好。     

Ag-Ag2O/TiO2-g-C3N4纳米复合材料的制备及可见光催化性能

近年来,半导体光催化技术作为一项快速发展的新型环保技术,在降解水体中污染物和可再生清洁能源的生产领域有很大的应用前景。本文以所制备出的20 wt%类石墨烯碳氮化合物(g-C₃N₄)/TiO₂为基质,利用水热法中纳米Ag颗粒部分氧化行为成功合成了Ag修饰异质结型Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致荧光光谱(PL)、瞬态光电流响应等分析测试手段对Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合材料的晶体结构、形貌、光学性质等进行表征和分析。以亚甲基蓝溶液为目标降解物,研究了Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合材料的可见光催化性能。结果表明:在纳米Ag颗粒修饰的Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合材料中,Ag部分氧化成Ag₂O;与g-C₃N₄的协同作用使Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合催化剂具有良好的可见光催化活性;可见光照射4 h后,Ag-Ag₂O/TiO₂-g-C₃N₄复合催化剂对亚甲基蓝的降解率接近50%。      

Bi2O3-Bi2WO6 直接Z-scheme异质结的制备、表征及光催化还原U(VI)的性能

根据能带理论,以Bi(NO₃)₃·5H₂O为铋源,采用水热煅烧法制备了Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合光催化材料,SEM、XRD、XPS、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)、电化学阻抗(EIS)等表征手段对材料进行表征与分析,以U(VI)为目标污染物,在可见光下进行光催化还原U(VI)的性能研究。结果表明:与纯Bi₂WO₆相比,Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合材料具有较高的光催化活性,当Bi₂O₃与Bi₂WO₆的摩尔比为2.4∶1时,Bi₂O₃-Bi₂WO₆的光催化活性最好,光催化活性增强归因于Bi₂O₃的加入,在Bi₂O₃与Bi₂WO₆界面形成的直接Z-scheme异质结,提高了光生电子-空穴的传输速率,降低了其复合率;另一方面,Bi₂O₃的加入使Bi₂WO₆带隙变小,扩大对可见光的响应范围,从而提高了Bi₂O₃-Bi₂WO₆光催化剂的活性。本研究为设计和合成具有高可见光活性的光催化剂和了解增强U(VI)光催化还原机理提供了新的思路。      

Au纳米粒子表面等离子共振效应(SPR)增强Au/Bi2WO6异质纳米结构的光催化活性

采用水热-光还原法在三维Bi₂WO₆的二级结构纳米片表面原位沉积Au纳米粒子(Au NPs), 成功获得了具有可见光响应活性的Au/Bi₂WO₆异质光催化剂, 并借助XRD、FE-SEM、HR-TEM、XPS和 UV-Vis-DRS谱等手段对其物相组成、形貌和光吸收特性进行表征, 以罗丹明B(RhB)和苯酚为模型污染物对其光催化性能进行研究。实验结果表明, 与纯Bi₂WO₆相比, 所得Au/Bi₂WO₆异质纳米结构对染料降解具有较高的活性, 当Au负载量为1.5at%时, Au/Bi₂WO₆复合催化剂的催化活性最好, 其光催化降解RhB和苯酚的表观速率常数分别是纯Bi₂WO₆的1.5倍和2.2倍。自由基捕获实验表明, 光生空穴(h⁺)和∙O₂^-是RhB在Au/Bi₂WO₆催化材料上光催化降解的主要活性物种。机理分析表明, Au/Bi₂WO₆活性增强归因于光生电子从Bi₂WO₆的导带向AuNPs表面迁移, 降低光生电子-空穴对的复合率, 同时, Au NPs 的等离子共振效应(SPR)拓展了催化剂在可见光区的响应范围, 从而显著提高了Au/Bi₂WO₆异质光催化的剂活性。Au NPs修饰Bi₂WO₆异质催化剂光太阳能驱动在污水处理方面具有潜在应用。     

增强可见光吸收和电荷分离的碳量子点/BiPO4纳米复合材料

通过水热法一步合成了具有增强可见光吸收和电荷分离的碳量子点/BiPO₄纳米复合光催化材料。通过降解罗丹明B染料表征了碳量子点/BiPO₄纳米复合材料的光催化性能。结果表明：在模拟太阳光或可见光的照射下,碳量子点/BiPO₄复合材料的光催化性能均优于单纯的BiPO₄。碳量子点/BiPO₄复合材料光催化性能的提升可归因于碳量子点对可见光的吸收增加了太阳光的利用率,以及碳量子点的电子转移和储存性质提高了材料的电荷分离效率。     

Z型La-SrTiO3/Ag/Ag2O异质结光催化降解亚甲基蓝研究

采用溶胶-凝胶法、化学沉淀法和光还原法合成了具有高催化活性的Z型La-SrTiO₃/Ag/Ag₂O异质结光催化剂。对该光催化剂进行了SEM、TEM、XRD、XPS、UV-Vis、PL和EPR的表征分析，并考察了初始亚甲基蓝(MB)浓度、pH和H₂O₂浓度等相关运行参数对光催化剂催化性能的影响。结果表明，成功制备的La-SrTiO₃/Ag/Ag₂O复合材料对光具有较大的吸光度，可以有效抑制了光致电子-空穴对的复合。该催化剂具有较高的光催化降解活性，光照120min后对30×10^-6的MB降解效率可达到98%。     

Bi@Bi4Ti3O12/TiO2等离子体复合纤维的制备及增强可见光催化性能

以电纺TiO₂纳米纤维为基质和反应物、乙二醇为还原剂,采用溶剂热法原位合成了新型Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂等离子体复合纤维。利用XRD、SEM、高倍透射电子显微镜（HRTEM）、XPS、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和光致发光图谱（PL）等分析测试手段研究了Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的结构和性能。结果表明:当反应温度低于210℃时,Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的Bi₄Ti₃O₁₂纳米片随反应温度升高逐渐缩小、增厚,且有金属Bi纳米粒子生成;当反应温度高于210℃时,Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维的纳米片发生堆积、变形、表面金属Bi被氧化成Bi₂O₃。反应温度对Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂等离子体复合纤维的形貌和物相组成有重要影响;Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维对罗丹明B表现出优异的光催化活性,可见光照5 h其降解率达97.8%。Bi@Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂复合纤维光催化性能提高归结于Bi₄Ti₃O₁₂与TiO₂间形成异质结、金属Bi等离子体共振效应及等离子体共振效应与异质结的协同作用。      

TiO2-g-C3N4-Bi2O3复合异质结构催化材料在水处理中的应用

异质结光催化材料在降解有毒有害污染物方面体现出优良的效果。以苯酚有机废水作为研究对象,球磨法所制备的TiO₂-g-C₃N₄和TiO₂-g-C₃N₄-Bi₂O₃两种光催化材料作为实验材料,探究不同光源条件下TiO₂-g-C₃N₄、TiO₂-g-C₃N₄-Bi₂O₃的光催化特性及其对苯酚废水处理效果。结果表明,在可见光和紫外光单独照射条件下,三元体系的TiO₂-g-C₃N₄-Bi₂O₃均比TiO₂-g-C₃N₄具有更高的光催化活性,并且可见光条件下,TiO₂-g-C₃N₄-Bi₂O₃比TiO₂-g-C₃N₄的优势更明显;在可见光和紫外光同时照射时,TiO₂-g-C₃N₄-Bi₂O₃、TiO₂-g-C₃N₄对苯酚废水的降解效率分别达到99.44%、96.67%。表征结果表明,Bi₂O₃的掺杂有效地增强了催化剂在全光谱范围内对光的吸收,并且三元体系的构建有效地促进了光生电子与空穴的分离。研究结果表明,通过简单可控的球磨-微波加热-煅烧工艺,可以实现TiO₂-g-C₃N₄-Bi₂O₃的制备,并且证实了TiO₂-g-C₃N₄-Bi₂O₃材料在有机废水处理方面的良好前景。      

Bi2Sn2O7的合成及其光催化性能

Bi₂Sn₂O₇是一种特殊的烧绿石结构复杂氧化物, 具有可见响应光催化性能, 其带隙约为2.61 eV。采用水热法合成出棒状Bi₂Sn₂O₇和颗粒组成的球形Bi₂Sn₂O₇光催化材料, 发现通过改变反应物的添加次序, 可以产生不同的成核形式, 从而导致产物的最终形貌不同。在可见光激发下, 以罗丹明B为目标降解物进行了产物光催化性能的表征。由纳米颗粒组成的球状Bi₂Sn₂O₇表现出更强的光催化性能, 100 min时降解率达98%。通过光催化过程中的自由基淬灭反应, 发现Bi₂Sn₂O₇降解有机污染物的主要活性物种为超氧自由基和空穴。     

Ag和介孔碳改性Bi_2WO_6光催化剂的合成及其可见光下的光催化性能

采用水热法合成了花球状的Bi2WO6和介孔碳CMK-3/Bi2WO6的光催化剂,然后通过光还原得到了Ag负载的Ag/Bi2WO6和Ag-CMK-3/Bi2WO6,制备出可见光下具有高活性的光催化剂。利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的样品进行表征,评价样品在可见光照射下降解亚甲基蓝(MB)的光催化活性。并研究了CMK-3和Ag负载在Bi2WO6上都能提高其光催化活性的机制。结果表明:CMK-3或Ag负载在Bi2WO6上都能大幅提高Bi2WO6的光催化活性,Ag-CMK-3/Bi2WO6光催化剂的光催化性能优于Ag/Bi2WO6和CMK-3/Bi2WO6光催化剂。     

合成具有高效光催化活性的片状β-Bi2O3的一种新方法

采用萃取-反萃-热分解法以辉铋矿的盐酸浸出液为原料制备了层片状的β-Bi₂O₃。所制备的样品分别用X衍射仪及透射电镜对其物相及形貌进行表征, 以罗丹明B为污染物研究了其光催化活性。结果表明: 所制备的β-Bi₂O₃是一种层状的纳米片, 具有较低的禁带宽度。在实验条件下, 对罗丹明B进行4 h的降解, 降解率达到99.23%, 样品的重复降解实验还表现出良好的循环稳定性。