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。     

AgBr/Ag_2CO_3异质结光催化剂的制备及其可见光响应活性

以硝酸银、碳酸钠为原料,通过共沉淀法获得Ag_2CO_3纳米粒,并以该纳米粒为前体化合物,采用原位离子交换法合成系列AgBr/Ag_2CO_3异质结可见光催化剂。采用XRD、SEM测定了抑制结的组成和形貌。同时考察了该催化剂在可见光下(λ420 nm)的光催化降解盐酸莫西沙星性能。结果表明AgBr与Ag_2CO_3摩尔比为0.6时AgBr/Ag_2CO_3有最高的光催化活性,AgBr/Ag_2CO_3异质结光催化剂可有效提高Ag_2CO_3光催化剂降解盐酸莫西沙星的活性和稳定性。     

BiOBr/BaBi_2O_6异质性型光催化剂的制备及其光催化降解有机污染物

通过水热合成法制备出BaBi_2O_6,采用化学蚀刻法在BaBi_2O_6表面利用HBr与BaBi_2O_6的反应原位沉积BiOBr,制备出具有异质结型结构的光催化剂。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和扫描电子显微镜(SEM)等对其结构、微观形貌和可见光吸收等性能进行了表征。光催化实验结果表明,BiOBr/BaBi_2O_6在可见光下可以有效降解MB(亚甲基蓝)溶液,当BiOBr与BaBi_2O_6的摩尔比为55:45时,BiOBr/BaBi_2O_6具有最大光催化活性。     

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-)。     

微米棒状Bi_2O_4光催化剂的制备及其可见光降解盐酸四环素的研究

以二水合铋酸钠为原料,采用水热法成功合成了橘红色的微米棒状Bi_2O_4,通过XRD、FETEM和UV-Vis DRS等测试技术对其物相、微观形貌和光吸收性能进行了表征,并考察了其在可见光下降解盐酸四环素溶液的性能。结果表明,通过该方法合成的微米棒状Bi_2O_4结晶度较高、带隙宽度约为2.0 eV,酸性条件下对四环素具有优异的可见光降解活性,当催化剂用量为50 mg,溶液pH值为2时,光照20 min微米棒状Bi_2O_4几乎完全降解20 mg/L的四环素;捕获实验结果表明,光降解过程中主要活性物种是超氧自由基。     

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。     

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。     

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。     

微米棒状Bi_2O_4光催化剂的制备及其可见光降解盐酸四环素的研究

以二水合铋酸钠为原料,采用水热法成功合成了橘红色的微米棒状Bi_2O_4,通过XRD、FETEM和UV-Vis DRS等测试技术对其物相、微观形貌和光吸收性能进行了表征,并考察了其在可见光下降解盐酸四环素溶液的性能。结果表明,通过该方法合成的微米棒状Bi_2O_4结晶度较高、带隙宽度约为2.0 eV,酸性条件下对四环素具有优异的可见光降解活性,当催化剂用量为50 mg,溶液pH值为2时,光照20 min微米棒状Bi_2O_4几乎完全降解20 mg/L的四环素;捕获实验结果表明,光降解过程中主要活性物种是超氧自由基。     

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。     

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。     

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。     

异质结型ZnFe_2O_4-TiO_2纳米管阵列复合光催化剂对盐酸四环素的光催化性能研究

采用阳极氧化-浸渍法,制备了异质结型Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列复合光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析方法对光催化剂进行了结构表征,并考察了在可见光照射条件下Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列对TC降解的光催化性能。结果表明,Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列能有效降解盐酸四环素(TC)。低浓度TC降解效果比高浓度好,酸性条件有利于光催化反应,投加适宜浓度的H_2O_2(10 mmol/L)时会和催化剂产生协同效果,H2O2浓度过低或过高,催化效果均下降。在20~40℃范围内,高温有利于提升催化反应速率。阴离子对催化效果有抑制作用,其中CO_3~(2-)的抑制作用最强。所制备的复合催化剂具有较好的实际应用价值。     

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。     

钼酸铋半导体光催化剂的研究新进展

钼酸铋拥有典型的Aurivillius型结构,主要由(Bi_2O_2)~(2+)层及MoO_6钙钛片层状结构组成,显示出良好的光催化性能,广泛用于有机污染物的降解,成为近年来最受关注的一类可见光催化材料。综述钼酸铋半导体光催化剂的制备方法,以及通过构建异质结、掺杂、固溶体、金属沉积、量子点等改性措施提高其光催化活性,归纳和总结钼酸铋光催化剂在催化氧化反应、降解有机废水、电化学储能和CO_2的还原、气体传感器等方面的应用,并对钼酸铋光催化剂发展进行展望。     

NiO/In_2O_3 p-n结型光催化剂的制备及其降解盐酸强力霉素研究

采用水热合成法制备出了具有p-n异质结结构的立方形氧化铟表面负载片状氧化镍复合光催化剂。SEM,XRD和UV-VIS,FT-IR等方法对催化剂的晶相组成、微观结构、化学键组成以及吸光性能等进行了表征。结果表明,NiO/In_2O_3复合光催化剂的形成符合牺牲模板机理。片状氧化镍的负载使复合光催化剂的吸收带边发生了明显的红移,并在可见光区产生响应。光催化降解盐酸强力霉素实验表明,与单一的In_2O_3相比,氧化镍颗粒的负载使二氧化铟的光催化效果在紫外-可见光区有了明显地提高,且在中性以及碱性条件下的光催化效果最佳,降解效率达到93%,其主要原因应归功于氧化镍晶粒与二氧化铟晶粒紧密接触形成p-n异质结,有助于催化剂表面光生电子和空穴的快速分离。     

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。     

Cu_2O/Bi_2O_3复合催化剂的制备及光催化活性研究

采用水热法成功制备了Cu_2O/Bi_2O_3复合光催化剂。光学实验结果表明窄带半导体Cu_2O不仅拓宽了Cu_2O/Bi_2O_3复合光催化剂的光谱响应范围,同时有效抑制了复合物中光生电子-空穴的复合。原位红外光谱结果表明Cu_2O/Bi_2O_3复合光催化剂在可见光照射下能对氯苯进行有效地矿化降解,反应3 h的转化率为52.9%,是单一Bi_2O_3催化剂的2.5倍。此外,复合材料的能带结构分析结果表明Cu_2O和Bi_2O_3具有交迭的价带导带位置,形成复合物后大大促进了光生载流子的分离和迁移效率。     

Z型异质结In2O3/CdS的合成及光降解抗生素研究

为了拓展对可见光的吸收范围、抑制光生载流子的复合,并增强催化剂的光催化性能,通过将CdS原位生长于In_2O_3表面的方法制备出In_2O_3/CdS催化剂。结果表明:在可见光照射60 min后,In_2O_(3/)CdS异质结对盐酸强力霉素的去除效率达84.0%,远高于In_2O_3和CdS单体的降解效率,降解过程符合一级动力学。In_2O_3/CdS对盐酸强力霉素的降解速率常数为0.028 min~(-1),分别为In_2O_3和CdS单体的13.7倍和1.5倍。自由基捕获实验表明:·O_2~-和·OH是主要的活性基团,光催化性能的提高主要得益于Z型异质结的形成,有效加速了光生电子和空穴的转移和分离效率。     

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。