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%。     

Bi2O2CO3微/纳米片的合成及其光催化降解RhB性能研究

以尿素为表面活性剂,通过水热法成功合成了片状Bi2O2CO3光催化剂。采用X射线衍射仪（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）等方法对所合成样品进表征。结果表明：所合成样品尺寸均小于2 μm,其中0.1 g尿素所合成样品的吸收边为394 nm,禁带宽度为3.14 eV。以罗丹明B（RhB）为模拟污染物,研究了所合成样品的光催化性能。结果发现0.1 g尿素所合成的样品在可见光下200 min可将RhB降解掉30%,紫外光下120 min RhB的降解率为80%,均高于商品TiO2对RhB的降解率,显示出优异的光催化活性。自由基抑制实验表明,超氧自由基（?O2-）和空穴（h ）是Bi2O2CO3在光催化降解过程中主要的活性物种。循环降解实验发现所合成样品具有较高的稳定性。     

复合光催化剂Bi_5O_7I/Ag_3PO_4的制备及其光催化性能研究

合成了一系列不同质量比的Bi_5O_7I/Ag_3PO_4复合光催化剂,并通过XRD、FT-IR、SEM和UV-Vis DRS分别对其晶体结构、官能团、微观形貌和吸收光谱进行表征。利用模拟太阳光照射下罗丹明B(RhB)的降解速率评估所制备样品的光催化性能。结果表明,复合材料的光催化活性均高于纯Bi_5O_7I或Ag_3PO_4;其中Bi_5O_7I/Ag_3PO_4-25%的光降解能力更为显著,最佳条件下RhB仅需50 min即可完全降解,TOC去除率高达59.89%。捕获实验证实光催化过程中的主要活性物质是羟基自由基(·OH)和光生空穴(h~+)。     

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%。     

Sb_2O_3/BiOBr复合物的制备及其对RhB的去污作用

为了进一步提高BiOBr在可见光范围内的光催化性能,通过简单的低温液相法制备了不同质量掺杂比的三氧化二锑/溴氧化铋(Sb_2O_3/BiOBr)复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜形貌分析(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis/DRS)、透射电子显微镜(TEM)等对材料进行了表征,并以罗丹明B(RhB)为目标污染物,在模拟可见光条件下研究了复合物对RhB的光催化降解性能。结果表明,Sb_2O_3的掺杂显著提高了复合物的吸附能力;同时,Sb_2O_3的掺杂促进了BiOBr表面羟基(OH~-)的产生,该基团能够有效捕获空穴(h~+),从而提高光催化活性。当Sb_2O_3掺杂量为3%(质量分数)时降解效果最佳,60min内Rh B的降解率比纯相BiOBr提高了20.03%,达到了95.41%。多次重复实验,复合物的光催化性能并没有发生明显的减弱,表明复合物同时也具有较好的稳定性。     

一步法合成Bi4O5BrxI2-x用于污染物高效光催化降解

文中采用一步溶剂热法合成一系列不同Br/I比例的Bi_4O_5Br_xI_(2-x)光催化剂,通过XRD、场发射扫描电子显微镜、BET、紫外可见红外漫反射仪、PL、电化学等表征手段对样品进行分析。在可见光下降解苯酚作为探针实验,研究了其光催化性能。结果表明:Bi_4O_5Br_(1.2)I_(0.8)的降解效率最高,60 min的降解效率可达到94.6%,分别为Bi_4O_5Br_2和Bi_4O_5I_2的9.91和1.55倍;经过5个周期的循环实验,Bi_4O_5Br_(1.2)I_(0.8)光催化剂的稳定性保持良好,这种出色的光催化降解性能也广泛适用于其他无色持久性有机物。最后,对光降解污染物的机理进行了分析,催化活性的提高归因于富铋策略与固溶体的协同作用。这项工作为高活性环境修复型光催化剂的设计提供了思路。     

Ag/AgBr/Bi_4O_5Br_2复合催化剂的合成及性能研究

以AgNO_3为Ag源,在Bi_4O_5Br_2纳米片表面通过原位离子交换反应制备了Ag/AgBr/Bi_4O_5Br_2复合催化剂。利用XRD,TEM,紫外-可见吸收光谱等测试手段,对所合成样品的相结构、微观形貌、光学性能等进行了表征分析。以双酚A为目标污染物,考察了Ag/AgBr/Bi_4O_5Br_2粉体对污染物在可见光照射下的光催化降解性能。研究结论表明,20%Ag/AgBr/Bi_4O_5Br_2样品表现出最强的光催化活性,光照120 min后对双酚A的分解率为85%。     

H_2O_2辅助氧化石墨烯光降解罗丹明B

采用传统Hummer法制备氧化石墨烯(GO),以罗丹明B作为目标污染物,研究GO的光降解性能。研究结果表明,GO表现出优异的光降解罗丹明B性能,在GO投加质量浓度为0.15 g/L,罗丹明B质量浓度为10 mg/L(200 m L),300 W氙灯光照120 min后,对其降解率达到86.99%;加入1.0 m L H_2O_2,120 min后光降解率可达到96.14%;羟基自由基捕获实验证明H_2O_2/GO光催化罗丹明B主要遵循羟基自由基氧化机制。在GO投加质量浓度为0.15 g/L,H_2O_2用量为2.0 m L,罗丹明B质量浓度10 mg/L,pH为3,光照10 min降解率达到98%。     

管状TiO_2/层状ZnFe_2O_4复合材料的制备及其可见光催化性能

采用溶剂热-共沉淀两步法制备了管状TiO_2/层状ZnFe_2O_4复合材料,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其晶体结构、微观形貌和磁性能等进行表征,并以罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)为目标降解物测试了样品的光催化性能。结果表明:TiO_2为介孔中空管状结构,ZnFe_2O_4为疏松的叠层状结构,管状TiO_2紧密地嵌入ZnFe_2O_4结构中,形成良好的载流子输运界面。相比于TiO_2,TiO_2/ZnFe_2O_4复合材料具有更大的比表面积,且光响应范围拓宽至可见光区。可见光照射210min后,复合材料对RhB和MB的降解率分别为50%和45%,显著优于纯TiO_2的降解率(10%和13%);模拟太阳光照210 min后,复合材料对RhB和MB的降解率均超过95%。此外,TiO_2/ZnFe_2O_4复合材料具有稳定的光催化活性,重复使用3次后,仍保持90%以上的降解效率。     

组装态Bi_5O_7I纳米材料的制备及其光催化性能研究

以硝酸铋、PEG 4000、NaCl、KI和NaOH为原料,通过简单的液相沉淀法制备出组装态Bi_5O_7I纳米材料。通过XRD、XPS、SEM、UV-Vis等对所得产物进行测试和表征,研究了不同NaCl和KI的添加量对Bi_5O_7I的形成和光催化活性的影响,并对光催化反应机理进行了探索。结果表明,NaCl和KI的加入量分别为45 mL和5 mL时,所得Bi_5O_7I样品光催化性能最好;见光2 h后,对罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)和环丙沙星(CIP)的光催化降解率分别为92. 53%、88. 15%、42. 33%。     

非金属元素掺杂Bi_2O_2CO_3光催化剂的制备及光催化应用进展

Bi_2O_2CO_3是一种具有光催化活性的半导体材料,在环境、材料和能源等诸多领域具备极高的应用潜力。本文综述了非金属元素掺杂改性的Bi_2O_2CO_3可见光催化的研究进展,介绍了常用的和近期新型制备掺杂Bi_2O_2CO_3光催化材料的方法,梳理了N、I、Br等非金属元素掺杂对Bi_2O_2CO_3结构及其对污染物催化降解的影响,并展望了未来研究的重点,产业化的方向。     

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%。     

Bi_2O_3-TiO_2/污泥活性炭复合催化剂的制备及其可见光催化性能研究

以热裂解市政污泥获得的活性炭(ASS)为载体、钛酸四丁酯为钛源、Bi(NO_3)_3·5H_2O为铋源,采用溶胶-凝胶法制备Bi_2O_3-TiO_2/ASS光催化剂,并测试其对医疗废水中的头孢成分在可见光下的光催化降解活性。结果表明,ASS的最佳制备条件为:污泥预处理的活化剂氯化锌的浓度为2 mol/L、热解温度为600℃、热解时间为40 min; Bi_2O_3、TiO_2、ASS质量比为1∶1∶2制备的Bi_2O_3-TiO_2/ASS三元催化剂具有较高光催化活性,可见光照射180 min对头孢氨苄的降解率可达70%,优于单体Bi_2O_3和TiO_2,表现出优越的可见光光催化性能。     

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。     

Zn–M–Cr三元类水滑石的合成及其光催化性能

采用共沉淀法制备CO_3~(2–)为层间阴离子的Zn–M–Cr–CO_3–HTLCS(类水滑石)三元类水滑石样品,Zn~(2+)、M~(2+)、Cr~(3+)摩尔比为1.5︰1.5︰1.0,M=Mg、Mn、Co、Ni、Cu。用X射线衍射、红外光谱、热重–差热分析和紫外–可见漫反射光谱等分析技术对三元类水滑石的结构和性质进行表征。结果表明:不同二价金属阳离子取代的5种三元类水滑石都具有水滑石的典型层状结构。取代二价金属阳离子半径越小,晶胞参数a值也越小,三元水滑石热稳定性越好。考察了光照时间和催化剂种类、用量等因素对三元类水滑石光催化降解罗丹明B(RhB)溶液的影响,讨论了光催化降解RhB的反应机理。结果表明:Zn–Ni–Cr–CO_3–HTLCS的光催化性能最好,其用量为0.1 g/50 mL条件下,光照120 min,RhB的降解率达到90.72%,循环使用4次后,对RhB的降解率保持在90%左右,且催化剂晶体结构不变。     

AgBr-Ag3PO4-CSs三元复合光催化剂的制备及性能

以AgNO_3、KBr、Na_2HPO_4和碳球(CSs)为原料,通过共沉淀法制备了高活性的AgBr-Ag_3PO_4-CSs三元复合光催化剂。利用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和X射线光电子能谱等对复合催化剂的结构、形貌、光吸收范围及价态进行了表征,通过可见光下降解罗丹明B(RhB)和苯酚对复合催化剂的性能进行了考察。结果表明:以CSs为载体,将AgBr和Ag_3PO_4负载在CSs上,当n(AgBr):n(Ag_3PO_4)=4:100时,所得的4%AgBr-Ag_3PO_4-CSs复合催化剂光催化效果最佳,可见光照50 min时,对RhB的降解率达到99.3%;光照60 min时,降解率达到99.5%,几乎降解完全。对苯酚也具有超强的降解能力,捕获剂实验表明空穴为主要活性物种,并且所制备的复合光催化剂循环使用5次后时仍具有较高的光催化活性。     

生物质模板法制备Bi掺杂ZnO及其太阳光催化性能

采用生物质模板法,以脱脂棉为模板、Zn(OAC)_2·2H_2O为锌源、Bi(NO_3)_3·5H_2O为铋源、乙醇-水为溶剂,在不同的浸泡时间、焙烧温度、焙烧时间和掺杂摩尔分数下通过浸渍-热转化制备了一系列Bi_2O_3/ZnO催化剂。使用扫描电子显微镜、热重分析、X-射线衍射等技术表征了产物形貌和结构。以亚甲基蓝作为模板反应,太阳光为光源,考察了Bi_2O_3/ZnO系列材料的光催化活性。结果表明,在浸泡2 h、焙烧温度为600℃、焙烧时间为2 h的条件下制得的Bi掺杂量为Zn摩尔分数1.0%的Bi_2O_3/ZnO催化剂,在太阳光照射390 min时对亚甲基蓝的降解效果最佳,降解率高达95.21%。与纯ZnO相比,降解率提高了16.77%。Bi_2O_3/ZnO具有良好的稳定性和可循环使用性,在光降解偶氮染料方面具有潜在的应用价值。     

PPy-TiO_2/CSC的制备及太阳光催化处理没食子酸生产废水研究

以工业级纳米Ti O_2为原料,吡咯作为聚合物单体,采用化学氧化法和原位聚合法制备了聚吡咯(PPy)改性催化剂。以椰壳活性炭(CSC)作为载体,制得PPy-Ti O_2/CSC,对其进行了表征。在模拟太阳光照下,对没食子酸生产废水的处理进行了研究,考察了双氧水加入量、p H、光照时间和催化剂用量对COD的影响,进行了L_9(3~4)正交实验。结果表明,PPy-Ti O_2在可见光区的吸收比纳米Ti O_2强,发生红移;改性后Ti O_2晶型未改变。优化工艺条件为:在500W氙灯光照下,催化剂加入量为5 g/L,6 m L/L的质量分数3%的H_2O_2,p H=7,光照2.5 h。最终没食子酸生产废水光催化降解率可达88.52%,且在重复使用过程中能保持较好的光催化活性。     

不同有机醇条件下溶剂热法制备Ga_2O_3及其光催化性能研究

以水(water)、异丙醇(IPA)、正戊醇(n-PTL)和正己醇(n-H)为溶剂,采用溶剂热法制备了Ga_2O_3(Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H))。利用X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射(UVVis DRS)、比表面积测定仪(BET)对催化剂晶相结构、形貌、比表面积以及其带隙进行了表征。表明,其中Ga_2-O_(3water)为α-Ga_2O_3,Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)都为β-Ga_2O_3,菱柱状形貌;Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)的比表面积分别为8.564,12.77,10.75,9.776 m~2/g,其中Ga_2O_(3IPA)的比表面积最大。在紫外光(λ387nm)照射下,以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标污染物在相同条件下,比较光催化降解RhB特性发现,Ga_2O_(3IPA)活性最好,反应4h,RhB基本降解完全。通过测定RhB降解过程中红外吸收光谱及TOC的变化,Ga_2O_(3IPA)对RhB深度氧化矿化效率高。运用ESR技术跟踪测定光催化降解过程中氧化物种的变化及捕获实验,表明Ga_2O_(3IPA)的光催化降解过程涉及空穴、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O_2~(·-))的氧化历程。     

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%,