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%。     

Bi_2WO_6光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用水热法制备Bi_2WO_6,探究pH值对Bi_2WO_6光催化性能的影响。利用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对Bi_2WO_6光催化剂的结构及形貌进行了表征,并研究了Bi_2WO_6光催化剂对4-CP溶液的降解性能。     

pH对水热合成Bi_2WO_6的结构和光催化性能的影响

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Na_2WO_4·2H_2O为原料,Na OH为p H调节剂,采用一步水热法在160℃合成出了Bi_2WO_6纳米材料,对所制备Bi_2WO_6材料进行了表征。并考察了前驱物p H对Bi_2WO_6材料光催化性能的影响。结果表明,p H对制得Bi_2WO_6样品的晶相结构、光学性质、比表面积以及催化性能都有较大影响。p H=9时,Bi_2WO_6光催化效果最佳,在氙灯照射120 min后,MB的降解率达到80.9%,照射180 min后,Rh B的降解率达到84.7%。     

BiOCl/Bi_2WO_6复合材料的制备及其光催化性能研究

通过水热-溶剂热法制备了BiOCl/Bi_2WO_6复合材料。采用XRD、SEM、UV-Vis DRS等测试手段对复合光催化剂的结构、形貌和光学性质进行表征。通过光催化降解罗丹明B溶液对其光催化性能进行评价。结果表明:与纯Bi2WO6样品相比,BiOCl/Bi_2WO_6样品对罗丹明B的光催化降解能力显著增强,且复合光催化剂具有较高的稳定性,重复使用4次后,罗丹明B的降解率变化不明显,仍可达到97.8%。     

不同聚合温度下的石墨相氮化碳降解亚甲基蓝的研究

通过热聚合法分别在500,550,600℃下制备了三种石墨相氮化碳，通过红外光谱和X射线衍射光谱表征其结构，证实了三个温度下的石墨相氮化碳均被成功制备。在LED灯作为光源的条件下，将三种石墨相氮化碳分别作为光催化剂用于降解亚甲基蓝溶液，根据降解结果发现550℃下制备的石墨相氮化碳的降解效果最好；以550℃下制备的石墨相氮化碳作为催化剂，对降解条件进行探究，最终发现在溶液pH值为7,催化剂用量为10 mg,光照降解反应6 h时，对亚甲基蓝降解效率为71%。     

凹凸棒石负载Bi_2WO_6掺杂Fe~(3+)复合光催化剂的制备与表征

通过水热法制备的Fe~(3+)/Bi_2WO_6/Pa复合催化剂,利用比表面积测试仪、X射线衍射、扫描电子显微镜、可见漫反射光谱、X射线光电子能谱仪对复合催化剂进行了一系列表征。实验结果显示当Fe~(3+)添加量为1.0 wt%,pH为7,焙烧温度为450℃时所制备的复合催化剂具有良好的光催化性能,当复合催化剂用量为0.5 g,苯的初始浓度为100 mg/m3,在365 nm的紫外光辐射160 min后,复合催化剂对的苯的降解率达到58%。     

制备方法对Bi_2WO_6光催化剂结构及可见光催化降解乙烯性能的影响

通过高温固相法、微乳液法、水热法、醇水混合溶剂热法、和乙二醇溶剂热法制备出Bi_2WO_6光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对样品的晶体结构、微观形貌、吸光性能进行表征,并考察其在可见光下降解乙烯的光催化性能。结果表明:制备方法对Bi_2WO_6光催化剂的微观结构和光催化性能都有明显的影响,其中高温固相法所得样品的颗粒粒径最大且易团聚,光催化活性最低,对乙烯的降解率仅为5.85%。乙二醇溶剂热法制备的Bi_2WO_6样品的平均粒径约为100~200 nm,禁带宽度为2.90 eV,对乙烯的降解率最高,为13.82%,比高温固相法提高了136.24%。     

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。     

新型三元复合可见光催化剂Au/Bi_2WO_6/RGO的制备及其性能

采用溶剂热法制备钨酸铋/石墨烯(Bi_2WO_6/RGO)光催化剂,然后利用光还原法将Au纳米颗粒沉积于该二元光催化剂表面,制备出Au/Bi_2WO_6/RGO三元复合可见光催化剂。运用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和透射电镜(TEM)对催化剂的晶体结构、光吸收性能、形貌性能进行了分析表征。以罗丹明B (Rh B)为模拟污染物,评价了该催化剂的可见光催化性能。结果表明,RGO和Au纳米颗粒的引入,增强了Bi_2WO_6可见光吸收,同时抑制了光生载流子的复合,从而提高Bi_2WO_6可见光催化降解RhB的性能。     

BiO_(2-x)/Bi_2WO_6的制备及其超声辅助光催化降解四环素的研究

采用水热合成法和超声机械混合法制备了不同质量比的BiO_(2-x)/Bi_2WO_6。对催化剂进行了结构及光电化学性能表征,并在可见光下用超声波研究了其对四环素的降解效果。结果表明,当m(BiO_(2-x))∶m(Bi_2WO_6)=2∶1时,BiO_(2-x)/Bi_2WO_6光催化剂表现出的光催化活性最高,并且在超声和可见光联合作用下其对四环素降解的时间会大大缩短。经过6次循环试验之后,BiO_(2-x)/Bi_2WO_6仍然表现出较高的稳定性。催化剂活性的增加归因于超声波的机械混合作用,超声波将层状BiO_(2-x)分散在球形Bi_2WO_6上,加速了电子转移和分离。     

微波–水热两步法合成花状Ag@AgBr/Bi_2WO_6及其可见光催化性能

通过微波-水热两步法制备了花状Ag@Ag Br/Bi_2WO_6复合光催化剂。采用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子谱、紫外可见漫反射光谱等对样品进行了表征,通过可见光降解甲基橙检测了复合光催化剂的催化活性。结果表明:Ag@Ag Br颗粒覆盖在Bi_2WO_6片上,在复合光催化剂表面生成Ag~0。当Ag@Ag Br与Bi_2WO_6的摩尔比为1:5时,Ag@Ag Br/Bi_2WO_6的光催化活性最高,并有良好的稳定性,优于单一的Ag@Ag Br或Bi_2WO_6。Ag@Ag Br/Bi_2WO_6的光催化活性和稳定性增强的原因是由于纳米银粒子的表面等离子体效应和Ag Br与Bi_2WO_6间形成的异质结协同作用的结果。     

超细钨酸铋/凹凸棒石光催化剂的制备及其脱硫性能

采用溶剂热法将颗粒状Bi_2WO_6负载到凹凸棒石(ATP)上,成功制备出超细Bi_2WO_6/ATP复合光催化剂,并将其应用到模拟油的氧化脱硫中。通过XRD、TEM、UV-Vis和BET分别对样品的结构、形貌、光学性能、比表面积进行表征。结果表明,Bi_2WO_6/ATP复合光催化剂相比于单一相的Bi_2WO_6具有更广的光响应范围、更大的比表面积。当Bi_2WO_6质量分数为50%[m(Bi_2WO_6)∶m(ATP)]时,100 min内脱硫效果达到96. 12%。循环使用4次后,脱硫效果没有明显下降,催化剂性能稳定。     

微波蚀刻法制备RGO-BiOCl/Bi_2WO_6异质结型催化剂及其催化性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,以Bi(NO_3)_3·5H_2O、KCl、Na_2WO_4为原料,采用微波蚀刻法在其基础上负载BiOCl/Bi_2WO_6。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)及透射电镜(TEM)等对所制备的催化剂进行表征。以RhB作为目标降解物,考察其光催化性能。结果表明,当RGO:RGO-BiOCl(质量比)为2%、Bi_2WO_6:RGO-BiOCl/Bi_2WO_6(摩尔比)为50%,降解率可达94.6%,远高于纯BiOCl。     

HNO_3浓度对水热合成Bi_2WO_6形貌及光催化性能的影响

采用水热法,通过调节前驱体溶液中的HNO_3浓度合成了不同形貌的Bi_2WO_6。利用X射线衍射、Raman光谱、扫描电子显微镜、比表面积分析仪和紫外–可见漫反射谱对样品进行表征,探讨了Bi_2WO_6的形成机理。以氙灯模拟太阳光,考察了样品对罗丹明B(Rh B)的光催化性能并分析了光催化机理。结果表明:改变前驱体中的HNO_3浓度对Bi_2WO_6样品的物相组成和晶体结构没有明显影响,但是对其形貌和光催化性能有显著影响。当前驱体溶液中的HNO_3浓度为0.2 mol/L时,所制备的花状微球Bi_2WO_6在氙灯辐照120 min后,对Rh B的降解率达到82.5%;在3次回收利用后仍表现出了良好的稳定性。     

掺杂可见光催化剂Bi_2WO_6的制备及降解效果研究

笔者采用水热法在不同的条件下(不同温度、不同pH值、不同浓度的表面活性剂)制备了可见光催化剂Bi_2WO_6,同时也掺杂了Fe制备掺杂了Bi_2WO_6,并改变了原材料的配比,制备掺杂了Bi_2O_3-Bi_2WO_6。实验结果表明:Bi_2WO_6的禁带宽度在2.83 eV时有良好的可见光催化性能。Bi_2O_3-Bi_2WO_6拓宽了禁带宽度,使得禁带宽度为3.05 eV。催化剂的光催化活性与催化剂的晶型、颗粒的半径大小、比表面积的大小都密切相关。然而催化剂的形貌、粒径、比表面积又与制备条件密切相关,只有在特定形貌下,粒径小并且均匀的情况下的催化剂的催化活性才好。在酸性条件下由于抑制了硝酸铋的水解,从而制备的催化剂的催化活性优于在碱性条件下制备的催化剂。催化剂在降解罗丹明B的实验中,催化时的去乙基作用使得罗丹明B溶液的主峰发生蓝移,主峰由553 nm移动到了495 nm。催化剂的去乙基作用只有在可见光的照射下才会发生,并且去乙基作用使得光催化降解反应的初速度加快。催化剂的吸附性能影响去乙基反应,吸附性能差的催化剂发生去乙基反应的速度也低。催化剂在降解染料时对染料有选择性,本实验所制备的催化剂对罗丹明B的降解效果高于对甲基橙的降解效果。     

Ag-rGO共掺杂对Bi_2WO_6微观结构与光催化脱氮性能的影响

为提高纳米材料Bi2WO6的光催化活性,采用改进的Hummers法制备了高比表面积的氧化石墨烯rGO,并通过一定量的Ag~+来提高光生电子的转移速率,成功制备了复合光催化材料AgrGO/Bi_2WO_6,通过XRD、SEM、BET等手段对所合成催化剂的形貌结构进行考察,并以罗丹明B为目标降解物对其脱氮效果进行评价。结果表明:Ag~+以及GO的加入影响了Bi_2WO_6二维纳米片的自组装,明显改变了催化剂的结构形貌、增大了催化剂的比表面积、抑制了光生电子的复合,从而提高了光催化性能。当光催化反应在500W氙灯光照时最佳反应条件为:x(石墨烯)=5%,x(Ag~+)=10%,m(催化剂)=0.05g,c(罗丹明B)=0.5×10~(-5) mol/L,V(H_2O_2)=3mL时最高降解率达99.5%,     

改性Bi_2WO_6可见光催化材料的研究进展

催化剂Bi_2WO_6是一种在可见光区具有吸收特性的新型光催化剂,但纯的催化剂Bi_2WO_6对可见光利用率存在局限性,科学研究者对其进行了多种的改性研究。本文简述了近几年光催化剂Bi_2WO_6的改性制备方法、改性研究成果和它在降解各领域有机物污染物方面的应用,并指出改性Bi_2WO_6光催化材料的发展趋势。     

SDS修饰钨酸铋催化剂的可见光催化活性及其降解机理研究

以阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为模板剂,通过简单水热法制备新型可见光活性的钨酸铋(Bi_2WO_6-SDS)光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis)对该催化剂的结构及光化学性质进行了初步表征。在可见光照射下(λ≥420 nm),以有机染料罗丹明B(Rh B)作为降解底物,考察了Bi_2WO_6-SDS的光催化活性。结果表明,与无模板剂条件水热法制备的Bi_2WO_6-Hydro光催化剂相比,表面活性剂SDS存在对Bi_2WO_6的晶型结构和形貌特征都产生了重大影响,且Bi_2WO_6-SDS光催化剂可见光降解Rh B的活性明显增强。通过外加电子受体实验、空穴捕获实验和ESR分析表明,该光催化降解机理主要是空穴的直接氧化。     

SDS修饰钨酸铋催化剂的可见光催化活性及其降解机理研究

以阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为模板剂,通过简单水热法制备新型可见光活性的钨酸铋(Bi_2WO_6-SDS)光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis)对该催化剂的结构及光化学性质进行了初步表征。在可见光照射下(λ≥420 nm),以有机染料罗丹明B(Rh B)作为降解底物,考察了Bi_2WO_6-SDS的光催化活性。结果表明,与无模板剂条件水热法制备的Bi_2WO_6-Hydro光催化剂相比,表面活性剂SDS存在对Bi_2WO_6的晶型结构和形貌特征都产生了重大影响,且Bi_2WO_6-SDS光催化剂可见光降解Rh B的活性明显增强。通过外加电子受体实验、空穴捕获实验和ESR分析表明,该光催化降解机理主要是空穴的直接氧化。     

钨酸铋/石墨相氮化碳2D/2D光催化剂的制备及降解四环素的研究

以类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)纳米片为载体,采用水热法,与钨酸铋(Bi2WO6)纳米片形成2D/2D异质结光催化剂。通过改变两种光催化剂的负载量、pH值和反应时间确定了该催化剂降解盐酸四环素的最优比例,此最优比为负载量40%Bi_2WO_6/g-C_3N_4、pH=3、温度120℃。通过XRD、TEM、XPS等表征手段,进一步验证了Bi_2WO_6/g-C_3N_4 2D/2D异质结的合成。