新型可见光催化剂BiVO4的制备方法

作为一种新型可见光催化剂,钒酸铋（BiVO₄）因为拥有较窄的禁带宽度（2.4eV）以及合适的导带和价带位置在可见光催化领域受到广泛关注,在水的光解以及有机污染物的降解等方面都有研究及应用。不同的制备方法对材料的形貌和结构都有较大的影响,进而影响到光催化剂的光催化性能。综述了国内外BiVO₄的制备方法,并在此基础上展望了该领域的发展方向。     

两步法制备B-Mo共掺杂BiVO4及光催化活性研究

采用柠檬酸络合和浸渍两步法制备了一系列B-xMo共掺杂BiVO_4可见光光催化剂,并采用XRD、XPS、SEM、EDS、BET和UV-vis等表征和分析。以降解甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MB)、金橙Ⅱ号(AOⅡ)和罗丹明B(RhB)溶液为指针反应,考察掺杂对BiVO_4可见光催化活性的影响。结果表明:B-Mo共掺杂能抑制BiVO_4晶粒生长,比表面积增大,共掺杂后BiVO_4禁带宽度窄化,且氧空位较单掺杂增加。当Mo掺杂量为2.5%(原子分数)时制备的B-2.5Mo-BiVO_4对甲基橙的降解率达96%左右,且该样品也能有效降解亚甲基蓝(MB)、金橙Ⅱ号(AOⅡ)和罗丹明B(RhB)溶液。     

溶胶–凝胶法制备Eu3+掺杂BiVO4及其可见光光催化性能

采用柠檬酸络合溶胶–凝胶法制备了Eu3+掺杂BiVO4新型光催化剂,通过XPS、XRD、SEM、BET和UV-Vis等手段对其进行表征和分析。并以甲基橙为模拟污染物,考察了BiVO4的可见光催化活性。结果表明,Eu3+掺杂前后BiVO4均为单斜白钨矿型,无其他杂质相生成,且由于掺杂Eu3+,晶体中V4+和氧空缺增多。掺杂后样品光吸收性能发生红移,但掺杂对其形貌和比表面积改变较小。Eu3+掺杂有效提高了BiVO4的可见光催化活性,当Eu3+掺杂量为0.2mol%时,BiVO4光催化效率最高,50 min内对甲基橙溶液的脱色率达95%,比纯BiVO4提高了62%左右。     

电气石/TiO2复合体系光催化降解苯酚溶液的反应动力学

采用电气石微粒表面钛盐水解包覆纳米TiO2的方法,在不同条件下构建电极性矿物/TiO2体系,分别采用扫描电子显微镜、傅里叶红外吸收光谱、高效液相色谱仪等对催化体系进行了表征。以苯酚溶液为目标物,考察了动态条件下催化体系对苯酚的去除效果,结果表明复合光催化体系对苯酚具有良好的分解性能,当比例为0.2时,催化效果增长的趋势非常明显,当反应时间为120min时,降解率达到了96.29%,高出了纯相TiO2的70%降解率将近26个百分点;在苯酚浓度不断变化时的速率常数从-0.0012～-0.0503变化,证明在苯酚浓度变化的条件下对催化剂的催化效率有明显的影响。在加入的催化剂量不断变化时的催化速率常数从-0.0105～-0.0051,降解苯酚符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程。     

核壳型磁载TiO2/CoFe2O4光催化剂的制备与性能研究

纳米TiO2是一种高效的光催化剂,为了解决TiO2纳米颗粒从悬浮体系中分离回收难的问题,可将其包覆于磁性微球之外,借助于磁场的作用实现快速有效地分离.以尖晶石型CoFe2O4为磁核,制备了核壳型纳米磁性TiO2/CoFe2O4光催化剂,通过水浴恒温条件、热处理温度的改变,以及工艺的调整优化了催化剂的制备工艺.采用XRD和TEM分析了催化剂的结构与形貌.研究发现,水浴90℃恒温2h、600℃热处理后的TiO2/CoFe2O4在降解TNT时表现出了较高的催化活性.表明合适的反应时间和热处理温度是影响催化剂活性的关键因素.     

石墨烯材料/g-C3N4复合光催化剂的构建及光催化性能研究

以石墨相氮化碳(g-C₃N₄)为研究对象,针对其作为光催化剂时存在比表面积小和可见光利用率低等问题进行研究。采用超声辅助合成法,将氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)分别与g-C₃N₄按一定比例进行复合,通过XRD、SEM、FT-IR、XPS、UV-Vis等表征方法对复合材料进行表征和分析,研究了其在模拟太阳光下对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能和降解动力学。实验结果表明,所得GO/CN、rGO/CN复合光催化剂均具有与g-C₃N₄具有相同的相结构和更加疏松多孔的形貌,且石墨烯材料的复合可以提高g-C₃N₄的可见光吸收能力,并使其禁带宽度减小。由可见光光催化性能分析得出,rGO/CN2具有更强的吸附能力,30min时对RhB的吸附率高达64.79%,为同等条件下g-C₃N₄的5.2倍,GO/CN1.5表现出优异的光催化活性,其催化反应速率常数为9.108×10...     

纳米TiO2/电气石光催化性能的研究

利用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/电气石复合光催化剂,比较了纯TiO2、电气石粉体和复合催化剂的催化活性,并且从负载次数、活性大红溶液初始浓度方面进行了研究.结果表明,复合催化剂对活性大红有一定的降解作用,4g/L复合催化剂投入到初始浓度为20mg/L、体积为30mL的活性大红溶液中,紫外灯照射4h后,降解率可达到72.3%.     

K2Ta2O6光催化剂的水热法制备及其光催化性能

以Ta2O5和KOH为原料采用水热法系统地制备了钽酸钾光催化剂。通过XRD、SEM、UV-Vis漫反射等测试手段对样品进行表征,探讨了反应时间、温度、KOH浓度等实验条件对结晶性能和形貌的影响。实验结果表明,水热温度为180℃,反应时间为24h,KOH浓度0.5mol/L条件下合成了结晶完善、粒径200nm左右的焦绿石相K2Ta2O6,其形貌是正八面体形;这种结构能有效地提高K2Ta2O6对藏红T溶液的光催化降解效率。     

MoS2/Sb2S3复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过一步水热法制备出MoS₂/Sb₂S₃可见光复合催化剂,采用XRD、SEM、紫外可见漫反射（UV-Vis DRS）和XPS表征手段对MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B（RhB）作为目标污染物进行降解实验。与纯Sb₂S₃和MoS₂相比,MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂对RhB的光催化降解具有更高的效率,表现出优异的吸附性能和光催化性能。同时在相同的实验条件下,与TiO₂、Bi₂S₃、C₃N₄、Sb₂S₃等催化剂相比,MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂表现出更为优异的光催化性能。此外,探究了MoS₂/Sb₂S₃复合光催化剂光催化降解机制,阐述了光催化反应机制,提供了一种适用于降解较高浓度有机废水的光催化剂制备方法,具有一定的应用价值。      

不同结构形貌BiVO4的水热制备及可见光催化性能

采用水热法,无需添加剂,通过调控反应液pH值和反应温度制备了不同结构和形貌的BiVO4可见光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(DRS)和低温氮吸附等手段对样品进行表征,结果显示:水热温度与反应液pH值对晶体结构有很大影响,180℃水热温度和酸性条件有利于单斜相的生成.反应液pH值对形貌也有很大影响,不同条件下得到了片状、立方状、棒状等不同形貌的BiVO4.同时以亚甲基蓝为降解对象,考察了所制备BiVO4的可见光催化活性.其中,pH值为2,反应液中制备的片状单斜相BiVO4具有最高的光催化活性(4 h达92.0%).此外,还考察了光催化剂用量、亚甲基蓝浓度和电子受体的存在对光催化过程的影响,结果表明:当催化剂用量为1.0 g/L,亚甲基蓝浓度为10 mg/L,KBrO3为电子受体时光催化效果最佳.     

尖晶石型CoFe2O4/TiO2磁性光催化剂的制备及其性能

首先采用化学共沉淀法制备尖晶石型CoFe2O4,然后采用溶胶-凝胶法与钛酸丁四酯复合制备不同CoFe2O4载量(质量分数,下同)的CoFe2O4/TiO2磁性光催化剂。再利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、同步热分析仪(TG-DSC)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)分别对物相、形貌、磁学性能等进行了分析和表征。最后在300 W紫外灯(主波长为253.7nm)照射下降解一定浓度的甲基橙溶液,研究不同CoFe2O4载量的CoFe2O4/TiO2磁性光催化剂在相变温度下对甲基橙溶液降解效果。结果表明,合成的CoFe2O4结晶度高,粒径为10～20nm,具尖晶石结构。CoFe2O4能较为均匀地负载于TiO2表面,CoFe2O4/TiO2磁性光催化剂具有超顺磁性。CoFe2O4/TiO2磁性光催化剂对甲基橙降解性能随CoFe2O4载量增加而降低。     

Cu掺杂FeVO4光催化剂的制备及其光催化性能

为进一步提高钒酸铁(FeVO4)光催化活性,采用液相沉淀法分别制备钒酸铁和钒酸铜前躯体,再将钒酸铁和钒酸铜前驱体混合后进行热处理,制备了铜掺杂钒酸铁光催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、表面积(BET)和X射线光电子能谱分析(XPS)对样品进行表征和分析.在可见光照射下,通过光催化降解甲基橙溶液评价Cu掺杂对FeVO4光催化剂活的影响.结果表明,Cu/FeVO4光催化剂为三斜型,当掺杂质量分数大于5%时,晶体中出现新相Cu3Fe4(VO4)6;掺杂后样品的表面形貌产生了变化,但其比表面积变化较小;Cu/FeVO4样品的光催化活性大幅提高,主要是由于FeVO4和新相间起到类似复合半导体的作用;在所进行实验的条件下,钒酸铜的最佳掺杂质量分数为5%时,掺杂后的FeVO4对甲基橙溶液的脱色率较未掺杂前提高30%左右.     

SnO2/Fe3O4磁性光催化微纳米材料的制备与性能研究

以磁性纳米颗粒Fe3O4为核,SnCl4.5H2O、氨水、无水乙醇为原料,采用液相共沉淀法在Fe3O4表面包覆一层SnO2光催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了其成分和表面形貌。结果显示:Fe3O4纳米颗粒在实验过程中发生了团聚,尺寸增大;当Fe3O4与SnCl4.5H2O物质的量比为(1∶2)～(1∶4)时,SnO2能被较好地包覆在Fe3O4表面,形成核-壳结构的SnO2/Fe3O4复合光催化材料;600℃热处理能够形成结晶性良好的SnO2晶体,但此时Fe3O4转变为Fe2O3,失去了磁性。     

CeO2/ZnO复合光催化剂制备及其可见光催化性能

采用微波超声法,以ZnO为基体原位生长CeO₂晶体,得到CeO₂/ZnO复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、PL、UV-Vis DRS等方法对制备的材料进行表征,并通过可见光降解AF对样品的光催化性能进行评价。结果表明,ZnO为纳米片互相穿插形成的花形球状结构,其表面附着有纳米CeO₂颗粒,分散性较好。ZnO和CeO₂的摩尔比为20∶1的CeO₂/ZnO复合光催化剂在可见光下表现出良好的光催化活性,光照90 min后对AF的光降解率达到96.44%,较纯相ZnO和CeO₂有显著提高。CeO₂/ZnO的稳定性较好,6次使用后对AF的光降解率仍达到93.53%。机制研究发现,·O₂?是光催化降解AF过程中的主要活性物种。      

Bi2O2CO3/TiO2复合粉体的制备及其光催化性能研究

采用水热法制备了Bi2O2CO3,并将其与TiO2进行了复合。XRD数据表明此复合光催化剂中Bi2O2CO3结晶性良好,紫外-可见漫反射光谱说明Bi2O2CO3的加入使其吸收带边有一定的红移。研究了紫外-可见光照射下Bi2O2CO3/TiO2复合光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解性能,结果表明当Bi2O2CO3与TiO2的质量比为0.032时,得到性能最优的复合光催化剂,其光催化活性优于TiO2。     

Co3O4负载rGO/g-C3N4臭氧光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸活性研究

通过简单的水热法制备了Co₃O₄/rGO/g-C₃N₄催化剂,并在可见光照射下用于光催化臭氧氧化降解2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)。利用XRD, SEM, TEM, XPS, UV-vis DRS, FT-IR和瞬态光电流对样品进行测试表征。研究表明,Co₃O₄, rGO和g-C₃N₄形成异质结后光生电子-空穴(e^--h⁺)对的分离效率,e^-的迁移能力以及光催化臭氧氧化活性都明显提升。此外,0.5Co₃O₄/0.25rGO/GCN对2,4-D具有100%的去除率,并具有最高反应速率(k=0.070 9 min^-1)。经过计算得出光催化臭氧氧化2,4-D的协同因子为3.91,表明光催化和臭氧氧化间具有较好的协同效应。活性组分的捕获实验结果表明h⁺和·OH是光催...     

锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。      

微乳液法合成新型可见光催化剂BiVO4及光催化性能研究

以Bi(NO₃)₃、NH₄VO₃为原料,采用微乳液法合成了新型可见光活性的钒酸铋（BiVO₄）光催化剂,并利用XRD、SEM、XPS、BET等技术手段对其进行了表征. 以可见光(λ>400nm)为光源,以甲基橙的光催化降解为模型反应,考察了BiVO₄ 的可见光催化性能. 结果表明：采用微乳液法通过调节合成温度,可得到不同晶相的BiVO₄光催化剂. 四方相BiVO₄在低温下首先生成,随温度升高四方相开始向单斜相转变. 可见光催化实验结果表明,四方相和单斜相共混的BiVO₄的光催化效率最高,3h内使甲基橙的脱色率达到99.9%.     

一步法合成高效三元Z型AgBr/Ag/BiVO4光催化剂

采用一锅水热法制得三元Z型溴化银(AgBr)/银(Ag)/钒酸铋(BiVO_4)即(AgBr/Ag/BiVO_4)光催化剂,并对制得的样品的相组成、微观形貌和光催化活性进行了表征。通过可见光照射条件下对罗丹明B的降解来评价AgBr/Ag/BiVO_4的光催化活性。结果表明:AgBr/Ag/BiVO_4呈圆形或不规则的多面体形状,与纯BiVO_4相比,AgBr/Ag/BiVO_4复合材料表现出较高的光催化活性,在硝酸银含量为8%,反应温度为90℃,反应时间为12h条件下,制得的AgBr/Ag/BiVO_4光催化剂的光催化活性最高,对罗丹明B的降解率达到89.8%。这种增强的光催化活性是由于从纯Ag转移BiVO_4可见光下导带电子,然后迅速转移到AgBr的价带,而光生空穴在溴化银价带,抑制光生电子和空穴的复合,导致AgBr/Ag/BiVO_4光催化剂具有较好的光催化活性。