Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结的原位制备及其光化学性能研究

利用Bi_4Ti_3O_(12)和TiO_2的结构相似性,以TiO_2纳米片为原料,用水热法制备了Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电镜等证实了异质结结构的形成。可见光催化反应活性的表征说明Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构相较于TiO_2或Bi_4Ti_3O_(12)性能有明显提高,光电化学表征进一步证实Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2异质结结构能有效促进光生电子-空穴对的分离。实验结果还表明,这种增强作用与两相的比例密切相关,并通过控制两相比例对性能进行了优化。     

Bi_2O_2CO_3/BiOBr异质结的制备及其可见光降解盐酸四环素的研究

通过共沉淀法制备Bi_2O_2CO_3纳米片,采用化学蚀刻法制备异质结型光催化剂Bi_2O_2CO_3/BiOBr。利用XRD、TEM和UV-Vis DRS等手段对其物相、形貌及光吸收性能进行表征,并对其可见光降解盐酸四环素溶液的性能和稳定性进行了评估。结果表明,与纯Bi_2O_2CO_3和BiOBr相比,异质结光催化剂Bi_2O_2CO_3/BiOBr展现了增强的可见光降解活性,这归因于Bi_2O_2CO_3与BiOBr之间异质结的形成有效分离了光生电子和空穴。Bi_2O_2CO_3/BiOBr具有较高的稳定性,其在可见光降解盐酸四环素过程中的主要活性物种是超氧自由基。     

异质结光催化剂Bi_2O_4/BiOBr的制备及其可见光降解苯酚的性能研究

首先以二水合铋酸钠为原料,采用水热法制备了Bi_2O_4微米棒,然后通过化学蚀刻法在Bi_2O_4表面原位沉积Bi OBr,制备了异质结光催化剂Bi_2O_4/Bi OBr。采用XRD、FESEM、TEM和UV-vis DRS等手段对其物相、形貌及光吸收性能进行了表征,并对其可见光降解苯酚溶液的性能进行了评估。结果表明,与纯Bi_2O_4和BiOBr相比较,异质结光催化剂Bi_2O_4/Bi OBr展现了更加提升的可见光降解活性,这归因于Bi_2O_4与Bi OBr之间异质结的形成促进了光生电荷的分离。捕获实验结果表明在可见光降解苯酚过程中主要的活性氧化物质是光生空穴(h+)和超氧自由基(·O2-),且h+占主要地位。     

Bi_(12)SiO_(20)-Bi_(12)GeO_(20)赝二元系的研究

用差热分析、X 射线物相分析等方法研究了 Bi_(12)SiO_(20)-Bi_(12)GeO_(20)赝二元系的相平衡。发现它们形成既没有最高共同成分熔点也没有最低共同成分熔点的连续固溶体相图,并观察到 Bi_(12)SiO_(20)、Bi_(12)GeO_(20)或它们形成的固溶体都在高于它们自身的熔点约30～40℃时,发生如下反应(以Bi_(12)SiO_(20) 为例):Bi_(12)SiO_(20)?6Bi_2O_3 SiO_2。在以10℃/min或5℃/min冷却时,得到大部分Bi_(12)SiO_(20)的非晶态,有部分的Bi_2O_3 的晶态物质,而SiO_2 因其量少和易形成非晶态而未观察到。     

Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结的制备及可见光催化性能研究

采用两步水热法制备出不同比例Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结,对其进行XRD、SEM、BET、紫外可见漫反射(DRS)等表征测试。并在室温下以氙灯为光源,对不同比例Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结进行吸附与光降解测试。结果表明20 mg/L甲基橙2 h内降解率最高可达95%,且对甲基蓝、刚果红均有降解效果。Bi_2WO_6与SrTiO_3形成了异质结结构有效的抑制了光生载流子与空穴的复合,增强了界面电荷传输效率,使光催化效率得到了提高。     

Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用机械混合/热处理的方法制备了具有异质结结构的Bi_4Ti_3O_(12)/g-C_3N_4复合光催化剂,利用XRD、SEM及UVVis对所制备的复合光催化剂的结构与形貌进行了表征。结果表明,复合光催化剂中形成了异质结构,其禁带宽度减小,吸收带边红移,可见光吸收增加。以Rh B为目标污染物评价复合光催化剂的活性,考察了不同g-C_3N_4复合量对光催化剂反应活性的影响。结果表明,异质结型复合光催化剂的光催化活性明显优于单相Bi_4Ti_3O_(12);当g-C_3N_4的质量分数为20%时,其光催化性能最佳(90 min达92. 8%),其表观反应常数为单相Bi_4Ti_3O_(12)的4倍。复合光催化剂光催化活性提高的原因是Bi_4Ti_3O_(12)与g-C_3N_4之间形成了异质结,显著降低了光生电子和空穴的复合几率。外加捕获剂的实验结果表明,复合光催化剂的主要活性基团为空穴(h+)与超氧自由基(·O2-)。     

Bi_2O_2CO_3微/纳米片的合成及其光催化降解RhB

以尿素为碳源,通过水热法成功合成了片状光催化剂Bi_2O_2CO_3。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)等对Bi_2O_2CO_3进行了表征。考察了不同尿素加入量对Bi_2O_2CO_3形貌、结构和光催化降解罗丹明B性能的影响。结果表明:所合成Bi_2O_2CO_3尺寸均小于2μm;尿素加入量为0.1g所合成Bi_2O_2CO_3的吸收边为394 nm,带隙能量为3.14 eV。该样品在可见光下光照200 min可将Rh B降解50%,紫外光下光照120 min, RhB的降解率为80%,均高于商品TiO_2对RhB的降解率。自由基抑制实验表明,超氧自由基和空穴是Bi_2O_2CO_3在光催化降解过程中主要的活性物种。循环降解实验发现,Bi_2O_2CO_3具有较高的光催化稳定性和重复利用性。     

熔盐法制备Bi_4Si_3O_(12)陶瓷及其介电性能研究

以Bi_2O_3和SiO_2为原料,利用NaCl-Na_2SO_4熔盐系统,在850℃保温3 h制成粉体样品,使用XRD对粉体物相进行表征,确定粉体为纯的Bi_4Si_3O_(12),然后将该粉体压片烧成Bi_4Si_3O_(12)陶瓷。通过SEM和阻抗分析仪对陶瓷微观形貌和介电性能进行了分析,研究烧成温度、保温时间对硅酸铋陶瓷介电性能的影响。研究表明:烧成温度为900℃保温5 h时,可以性能烧成较好的Bi_4Si_3O_(12)陶瓷。     

Bi_2S_3复合光催化材料可见光催化研究进展

概述了Bi_2S_3的制备方法,分析了Bi_2S_3复合光催化材料异质结的构建,总结了Bi_2S_3复合光催化材料在环境治理方面的最新应用。     

Bi_2MoO_6和Bi_2WO_6材料的合成和光催化性能研究

本课题利用水热法一步合成了钼酸铋(Bi_2Mo O_6)和钨酸铋(Bi_2WO_6)两种半导体光催化剂。借助红外光谱(IR)、X射线衍射光谱(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相结构、表面结构进行了表征。以罗丹明B为目标降解物,借助太阳光为光源,研究了两种催化剂材料在不同光催化时间下对有机染料的光催化性能影响。结果表明,纳米片结构的Bi_2WO_6对有机染料的降解综合性能要优越于纳米线团簇结构的Bi_2Mo O_6材料,尤其是Bi_2WO_6催化剂对罗丹明B染料的降解度在光催化5小时后可以达到80%。     

Ti-MCM-48负载的Bi_2O_3对罗丹明B的光催化降解

本文以Ti-MCM-48为载体负载Bi_2O_3颗粒制备一类新型的可见光催化剂。所得到的催化剂利用透射电镜,氮气吸附,X射线光电子能谱以及固体紫外进行表征。结果表明Bi_2O_3可以较好地负载在Ti-MCM-48的表面,并且可显著提高可见光的吸收强度。在这些催化剂中,当Bi_2O_3含量为2.0%,催化剂光催化效果最好。光催化效果的提高可能是由于Ti-MCM-48与Bi_2O_3形成异质结所致。     

暴露晶面对Bi_2O_3/BiOCl复合纳米材料光催化性能的影响

采用热氧化法分别制备了Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(001)的BiOCl纳米片(001-BiOCl)和Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(010)的BiOCl纳米片(010-BiOCl)复合材料。采用XRD,SEM对样品的结构与形貌进行分析,采用紫外-可见分光光度计(UV-vis)测试样品的光吸收性质,采用氙灯辐照下光催化降解罗丹明B的方法测试不同样品的光催化活性。结果表明,Bi_2O_3/001-BiOCl样品具有更好的光催化性能,其光催化降解效率是Bi_2O_3/010-BiOCl的5.5倍,Bi_2O_3/001-BiOCl优良的光催化活性与Bi_2O_3纳米颗粒对可见光的吸收及001-BiOCl在[001]方向的内部电场有关。     

(100)择优取向对0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)无铅压电薄膜的结构和性能影响

通过激光脉冲沉积技术(PLD)在Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(简称Pt)和具有LaNiO_3缓冲层的Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(简称LNO/Pt)两种衬底上制备了0.935Bi_(1/2)Na_(1/2)TiO_3-0.065BaTiO_3-0.01Al_6Bi_2O_(12)(简称BNT-BT-AB)薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和铁电分析仪等对薄膜的结构和性能进行了测试和表征。结果表明:Pt衬底上BNT-BT-AB薄膜为随机取向,晶粒形貌为立方块状,剩余极化强度2P_r=20.38μC/cm~2,介电可调为19%,局部有效压电系数d~*_(33)为130pm/V;LNO/Pt衬底上BNT-BT-AB薄膜呈现高度的(100)择优取向,薄膜表面平整,剩余极化强度2P_r=21.25μC/cm~2,介电常数(700)和介电可调性(23%)均大于随机取向薄膜,d~*_(33)提高到150pm/V。     

Bi_(24)O_(31)Br_(10)/BiOBr的控制合成及其光催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和Bi(NO3)3·5H2O为原料,三乙醇胺(TEOA)为pH调节剂,通过溶剂热法制得Bi_(24)O_(31)Br_(10)/BiOBr。运用XRD、SEM、BET、UV-vis等手段对其结构进行了表征。结果表明:改变TEOA的体积,调节Br和Bi物质的量比可调控所得物质的组成、微结构和形貌。通过在可见光(λ≥420 nm)下降解环丙沙星(CIP)来评价所制得样品的光催化性能。结果表明,当TEOA的体积为8 m L、Br和Bi物质的量比为1.0:1.0时,所得样品Bi_(24)O_(31)Br_(10)/BiOBr(S-1.0-8)具有最佳的光催化性能,比表面积为28.20 m2/g,CIP降解率为97.00%,反应速率常数为不加TEOA所得纯BiOBr的3.93倍。S-1.0-8最佳的光催化性能除了与光生电子和空穴的迁移有关外,还归因于其高的比表面积和表面丰富的氧空穴。     

Bi_2WO_6/WO_3/C异质结型复合光催化剂的制备及其性能

H_2WO_4经乙二胺插层和高温碳化后,水热条件下与Bi_2WO_6复合,制备了Bi_2WO_6/WO_3/C异质结光催化剂。采用X射线粉末衍射仪、紫外-可见漫反射光谱、扫描电子显微镜对样品进行表征。以罗丹明B为目标降解物,考察了光催化剂的催化性能。结果表明:Bi_2WO_6/WO_3/C异质结光催化剂性能明显优于纯Bi_2WO_6和WO_3/C。异质结的存在,抑制了光生电子与空穴的复合;此外,光催化剂低的导带电势,也有利于光催化活性的提高。     

窄带隙半导体耦合Bi_2S_3/g-C_3N_4催化剂制备及光催化性能

利用原位生成法,制备了Bi_2S_3含量可调的Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料。通过X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、光致发光光谱(PL)、时间分辨荧光衰减光谱等手段对制备的光催化剂物相、形貌、结构和性能进行表征分析。可见光照射下,以罗丹明B(Rh B)为降解模型评价Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料的催化性能。结果表明:Bi_2S_3沉积在g-C_3N_4表面,显著增强g-C_3N_4的可见光催化性能,并随着Bi_2S_3含量不同,复合光催化剂Bi_2S_3/g-C_3N_4的催化性能发生变化,其中Bi_2S_3质量分数为5%时表现出最佳的可见光催化活性。利用捕获剂、NBT转化确定h+是主要的活性物种,O_2~-·是次要活性物种。对Bi_2S_3/g-C_3N_4光催化活性增强机理进行研究,Bi_2S_3的加入显著增强g-C_3N_4对可见光的吸收,并与g-C_3N_4之间形成异质结,促进光生电子空穴的有效分离,延长载流子寿命,显著增强g-C_3N_4光催化性能。     

SrTiO_3/g-C_3N_4/Bi_2O_3复合物的可见光催化性能

将SrTi O_3、g-C_3N_4与Bi(NO_3)_3·5H_2O混合煅烧制备了SrTi O_3/g-C_3N_4/Bi_2O_3复合物。对其结构形貌进行了表征,研究了硝酸铋的加入量对样品结构和光催化性能的影响。结果表明:制备的复合物存在异质结结构,降低了光生电子和空穴的复合率,提高了可见光催化活性。当SrTi O_3、g-C_3N_4与Bi(NO_3)_3·5H_2O质量比为4:6:1时,制备的复合物在可见光照射30 min内对NO的去除率达到53.2%。     

Bi_(12)O_(17)Cl_2光催化降解RhB——响应曲面法优化反应条件

利用水热法制备出Bi_(12)O_(17)Cl_2,并对其进行了SEM和XRD表征,研究在不同条件下光催化降解RhB活性。通过单因素实验确定主要的影响因素和水平,利用响应曲面法对主要影响因素进行优化。通过分析实验结果,建立了Bi_(12)O_(17)Cl_2光催化降解罗丹明B(RhB)的二次多项式模型。预测光催化降解RhB的最佳反应参数是:催化剂投加量32.65 mg,RhB初始浓度5.53 mg/L,反应时间160.13 min,预测降解率可达100%。     

溶剂热法制备多级纳米结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)及其光电性能研究

采用溶剂热法制备多级结构钛酸铋(Bi_(4)Ti_(3)O_(12))纳米材料,该材料由纳米片堆叠成层状,再自组装成5μm微米球状结构。表征该Bi_(4)Ti_(3)O_(12)纳米结构的光电性能,并与纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的光电性能进行对比。结果表明,该多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的光电性能较纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)提高了10倍。紫外-可见光吸收谱表明多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的禁带宽度小于纳米片空心球结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)。多级结构Bi_(4)Ti_(3)O_(12)材料中纳米片暴露的晶面是影响材料光电性能的重要因素。     

Bi_2O_3-SnO_2系统的相关系及Bi_2Sn_2O_7陶瓷的制备与单晶生长

为了探索Bi_2Sn_2O_7的晶体生长方法,应用差热分析(DTA)、淬火、X射线粉末照相和高温显微镜方法对Bi_2O_3-SnO_2系统在较宽组成范围的相关系进行了初步研究。得到的结果是Bi_2O_3-SnO_2系统存在化合物Bi_2Sn_2O_7同时又发现该化合物在1365℃左右时分解,所以不能用熔体提拉法生长单晶。使用熔剂法生长了Bi_2Sn_2O_7单晶。制备了断面烧结致密的Bi_2Sn_2O_7陶瓷,并测定了介电常数。