Ti(IV)-石墨烯双助剂协同效应增强钨酸铋光催化性能

助剂修饰是促进光生电子和空穴分离的有效途径。采用新型无定型Ti(IV)空穴助剂与高电子传输率的还原石墨烯(rGO)电子助剂相结合, 以水热-浸渍沉积法合成Ti(IV)和rGO共修饰的高效片状钨酸铋(Ti(IV)-rGO/Bi₂WO₆)可见光光催化剂。结果表明, 与单独Bi₂WO₆相比, 助剂Ti(IV)或rGO修饰的Bi₂WO₆可见光光催化降解甲基橙(MO)性能增强。双助剂共修饰的Bi₂WO₆光催化剂光催化活性更高, 当Ti(IV)含量为5wt%时, 双助剂共修饰的Bi₂WO₆光催化剂性能最佳, 光催化速率常数达2.2×10^-2 min^-1, 是纯Bi₂WO₆的88倍。光催化性能增强主要归因于新型Ti(IV)空穴助剂与rGO电子助剂的协同作用, 即Ti(IV)快速转移光生空穴, 同时rGO快速传递并转移电子。本文有望为新型助剂修饰光催化材料研究提供新思路。     

可见光下Bi2WO6纳米片高效光降解四环素的机理研究

作为一种窄带隙半导体材料, Bi₂WO₆在光催化降解有机污染物上具有很大的应用潜力。研究采用水热法合成了Bi₂WO₆纳米片, 并在可见光照射下研究其对四环素的光催化降解。利用XRD、FESEM、TEM、吸收光谱等对材料进行结构和形貌的表征。实验发现, 在pH=8的四环素溶液中加入50 mg Bi₂WO₆纳米片, 可见光照射130 min 后, 85%的四环素（50 mL, 50 mg/L）被降解。实验还研究了Bi₂WO₆纳米片光电化学性质, 通过加入不同的自由基捕获剂研究了光催化降解四环素的反应机理。结果表明, Bi₂WO₆纳米片具有较高的电子密度和电子空穴分离效率是其具有良好光催化性能的原因。     

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。      

基底表面缺陷对TiO2/Bi2WO6复合材料微观结构和光催化性能的影响

TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料是可见光响应光催化活性最高的物质之一，其界面结构和微观形貌是影响光催化性能的重要因素。但是，如何可控“裁剪”TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料的界面结构与微观形貌仍面临巨大的挑战。本文采用缺陷诱导可控合成TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料，研究了TiO₂基底表面缺陷尺寸、分布密度等对TiO₂/Bi₂WO₆复合材料微观结构和光催化性能的影响。结果表明：热腐蚀合成温度、腐蚀时间是影响Ti_O2纳米带基底表面缺陷尺寸和分布的关键因素。TiO₂纳米带基底表面的缺陷尺寸为26 nm，缺陷分布密度为12个/μm²，有利于合成界面结合良好的TiO₂/Bi₂WO_6<...     

碳量子点/Bi2WO6复合材料高效光催化降解RhB和杀灭大肠杆菌及其催化活性增强机理研究

本工作通过碳量子点(Carbon quantum dots,CQDs)掺杂制备得到了稳定性好、催化活性高的碳量子点/钨酸铋(CQDs/Bi₂WO₆)复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、光电子能谱、扫描电镜、透射电镜和固体紫外-可见漫反射光谱等手段对材料的结构进行了表征,通过光催化降解罗丹明B(RhB)评价催化剂的活性,并考察其在可见光照射下杀灭大肠杆菌(Escherichia coli,E. coli)的性能及对应的光催化活性增强机理。结果表明,CQDs掺杂能够有效提高材料的催化活性,CQDs/Bi₂WO₆复合材料在光照40 min后对RhB的降解率高达99.98%,且其在光照6 h后能够有效杀灭约44.82%的大肠杆菌。机理研究表明,空穴(h⁺)是催化过程的主要活性物种,电子(e^-)是次要活性物种。光催化过程中还产生了大量的超氧自由基(·O₂^-)和羟基自由基(·OH),它们共同参与氧化-还原反应,起到降解有机染...     

钨酸铋的制备及其光降解有机污染物的研究进展

钨酸铋(Bi₂WO₆)是一种新型高效的可见光催化剂,具有氧化性强、耐光腐蚀、无毒无污染等优点。近年来研究发现,Bi₂WO₆的合成方法与其光催化性能密切相关。因此,结合国内外对Bi₂WO₆在光催化领域的研究进展,对其合成方法和光降解有机污染物方面的研究进行了综述,以期为Bi₂WO₆的设计、合成提供参考。     

氧缺陷Bi2WO6-x可见光催化剂的制备和性能

采用乙二醇溶剂热法原位制备氧缺陷Bi₂WO_6-x催化剂, 利用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、XPS、ESR、UV-Vis DRS、PL及电化学方法对样品的理化性能进行了表征, 考察了样品在可见光下(λ > 400 nm)对气相苯的光催化降解性能。结果表明: 乙二醇溶剂热法制备的催化剂具有较大比表面积, 形成了Bi-O_v和W-O_v氧缺陷中心; 缺陷的生成改变了催化剂的能带结构, 缩小其光响应带隙宽度, 并有效抑制了光生电子-空穴对的复合, 催化剂的活性增强。Bi₂WO_6-x降解苯的转化率和矿化率分别为52.5%和80.6%, 是Bi₂WO₆的1.72倍和1.84倍。     

Fe(III)/rGO/Bi2MoO6复合光催化剂制备及光催化芬顿协同降解苯酚

光催化-芬顿技术耦合可高效降解有机污染物。本研究采用溶剂热法制备了Fe(III)掺杂rGO/Bi₂MoO₆复合催化剂(Fe(III)/rGO/Bi₂MoO₆), 通过外加H₂O₂构建了光催化-芬顿协同体系, 可见光照射3 h后对苯酚的降解率(82%)远高于单独光催化(18%)或芬顿反应(48%), 进一步优化条件对苯酚可实现完全降解。这主要是通过Fe得失电子实现价态的转变, 并以此作为桥梁实现光催化-芬顿的协同作用。同时石墨烯的优异导电性能不仅克服了光催化中光生电子空穴难以分离的问题, 而且促进了Fe³⁺/Fe²⁺的循环反应, 促使芬顿反应产生更多的羟基自由基(?OH), 进一步提高了苯酚的降解效率。实验考察了Fe(III)含量、催化剂投加量、H₂O₂含量以及pH等因素对协同降解效果的影响。淬灭实验证明?OH是协同降解体系中最主要的活性物种, ?O₂^-和h⁺对降解活性也会产生一定的影响, 结合实验结果提出了Fe(III)/rGO/Bi₂MoO₆光催化-芬顿协同降解苯酚的机理。     

新型可见光催化剂钨酸铋改性研究进展

半导体光催化技术在太阳能利用和环境污染治理领域具有广阔的应用前景，钨酸铋(Bi₂WO₆)光催化剂作为一种新型可见光催化剂具有较窄的禁带宽度，对可见光有较好的响应能力。概述了Bi₂WO₆的结构，介绍了提升Bi₂WO₆光催化性能的改性方法，如形貌调控、离子掺杂、半导体复合、贵金属沉积等以及改性Bi₂WO₆在降解水中有机物的应用情况，总结了Bi₂WO₆光催化剂存在的问题以及改进方向。     

pH对低温燃烧法合成钨酸铋光催化降解罗丹明B的影响

以低温燃烧法制备钨酸铋(LCM-Bi2WO6), 并表征了其晶体结构、形貌特征、等电点及紫外漫反射谱, 同时以染料罗丹明B(RhB)为目标污染物(25 mg/L, pH=4), 考察了所制备Bi₂WO₆的吸附性能和光催化性能, 并探讨了RhB溶液pH(1、4、7、10)及酸度调节剂成分(盐酸和硫酸)的影响。结果表明, 所制备Bi₂WO₆为正交相, 吸收极限波长为455 nm, 禁带宽度为2.72 eV, 晶格粒径为14.7 nm, 等电点为3.43; 其对RhB的吸附和光催化效果强于水热法制备Bi₂WO₆和二氧化钛(TiO₂)。不同pH溶液中, LCM-Bi₂WO₆对RhB的吸附过程和光催化过程分别符合准二级动力学方程和一级动力学方程式, 且吸附平衡量(7.48~21.93 mg/g)和光催化速率常数(0.0197~0.1181 min^-1)均随pH降低而增大。LCM-Bi₂WO₆对RhB的光催化降解主要由·OH所致。光催化过程中, RhB紫外可见光谱的蓝移现象揭示LCM-Bi2WO6可通过脱乙基-共轭显色基团断裂途径降解RhB。以H₂SO₄调节酸度时, SO₄^2-离子可被Bi₂WO₆强吸附, 从而使得LCM-Bi₂WO₆对RhB的平衡吸附量(qe为6.03 mg/g)和光催化速率(kv为0.115 min-1)远小于HCl调节(qe为21.93 mg/g, kv为0.1181 min-1)时对RhB的平衡吸附量和光催化速率。     

一步法制备石墨烯复合花状钨酸铋光催化剂

采用一步水热法合成石墨烯复合花状钨酸铋高效可见光光催化剂。降解甲基橙的性能实验结果表明, 与单纯的Bi₂WO₆相比, 所有Bi₂WO₆-rGO复合光催化剂表现出更高的光催化性能。其中, Bi₂WO₆-rGO (0.5wt%)具有最高的光催化活性, 其速率常数达到5.0×10^-2 /min, 是纯Bi₂WO₆的1.7倍。增强光催化性能的原因归结为以下两方面的协同作用: 还原石墨烯在复合光催化剂中起到了电子快速传输作用; 石墨烯提供了有利于吸附有机污染物的大比表面积。本研究可以为设计与合成高性能石墨烯基光催化剂提供新的思路。     

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。     

多孔结构Bi2WO6光催化剂的制备及其模拟燃油催化氧化脱硫活性

采用水热法合成了多孔结构Bi₂WO₆光催化剂, 借助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)、X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis-DRS)、N2吸附/脱附等测试手段对样品的物相组成、形貌、比表面-孔径分布和光吸收特性等进行了表征。考察了水热温度、水热反应时间对Bi₂WO₆的形貌、比表面-孔径分布和光吸收特性影响, 并探讨了Bi₂WO₆光催化剂对模拟燃油的脱硫活性。结果表明, 在强酸性条件下水热温度和水热时间对Bi₂WO₆的形貌、比表面积和催化活性影响显著, 190℃水热反应2 h所得Bi₂WO₆为新颖的鸟巢状微晶, 且鸟巢状Bi₂WO₆由片层状二级结构组装而成。XRD和EDS表明, 鸟巢状结构的Bi₂WO₆为正交晶系, 纯度较高。N₂吸附-脱附测试结果表明, 鸟巢状Bi₂WO₆具有多孔结构, 孔主要分布在10 nm, 比表面积大约为17.49 m²/g。催化活性测试结果表明, 三维介孔结构Bi₂WO₆具有较好的模拟燃油脱硫效果, 在空气流量为100 mL/min, 催化剂加入量为1.2 g/L, 可见光照射180 min, 模拟汽油脱硫率高达91.2%, 且催化剂的稳定性能较好。     

凹凸棒/Bi2WO6光催化复合材料的制备及性能

由于Bi₂WO₆半导体具有无毒、强氧化性、强可见光响应等特点,呈现出优异的光催化活性。然而,Bi₂WO₆具有比表面小和吸附能力差的缺点限制了其实际应用。利用凹凸棒黏土的强吸附性,通过调节水热反应温度和时间、凹凸棒黏土与Bi₂WO₆的质量比及前驱体溶液的pH值等条件制备凹凸棒/Bi₂WO₆光催化复合材料,并对其进行XRD、SEM、N₂吸附-解吸和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）等表征测试。研究表明,在180℃水热反应18 h、凹凸棒黏土与Bi₂WO₆的质量比为6%、凹凸棒/Bi₂WO₆光催化复合材料前驱体溶液的初始pH=1时,凹凸棒/Bi₂WO₆光催化复合材料具有3D纳米球状分层结构,且在可见光下对罗丹明B具有较好的光催化性能。      

水热法合成Bi2WO6/CNOs纳米材料及其电化学性能

为了提高超级电容器的性能, 尽可能减少环境污染, 电极材料尤其是低成本、高能量密度的环保型电极材料受到人们越来越多的关注。本研究采用水热法制备了Bi₂WO₆/CNOs (CNOs, 纳米洋葱碳)和Bi₂WO₆纳米材料。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线晶体衍射(XRD)对产物的形貌、结构进行分析, 并通过循环伏安法、恒电流充放电测试、交流阻抗对材料的电化学性能进行评价。结果表明, 以1 mol·L^-1 KOH为电解液, 电流密度为2 mA·cm^-2时, Bi₂WO₆/CNOs与纯相Bi₂WO₆的比电容分别为328和218 F·g^-1; 电流密度为5 mA·cm^-2时, 经过300次循环, Bi₂WO₆/CNOs的比容量保持率比纯相Bi₂WO₆提高了34.37%。可见, 在Bi₂WO₆中加入CNOs能明显改善Bi₂WO₆的电化学性能。