BiPO4/BiOBr复合材料的制备及其光催化性能研究

通过反应型离子液体溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑([C₁₆min]Br)辅助溶剂热法合成制备不同质量比的BiPO₄/BiOBr复合材料。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等分析方法对所制样品进行表征。结果表明,BiPO₄/BiOBr复合材料比单体样品有更好的光学特性。以罗丹明B(RhB)为目标污染物研究了单体和复合材料的光催化降解性能。结果表明,BiPO₄/BiOBr复合材料对罗丹明B (RhB)的降解效果均优于单个样品BiPO₄和BiOBr,其中BiPO₄/BiOBr (10wt%)复合材料的光催化降解活性最高。     

BiOBr基超声燃料电池构建与污染物去除研究

在超声波催化条件下,构建以TiO_2/BiOBr和MoS_2为电极的超声催化燃料电池系统,对废水中的污染物罗丹明B(RhB)进行降解。该体系以复合材料TiO_2/BiOBr作为阳极,MoS_2为阴极,通过控制变量法改变二者催化剂比例、有无曝气条件、光照条件、底物浓度、电阻大小等单一变量研究对RhB的降解性能,对比不同催化剂负载量的降解效果,确定了MoS_2和TiO_2/Bi OBr的负载量最佳比例。研究结果表明,在曝气、自然光条件下,m(TiO_2/BiOBr)∶m(MoS_2)为1∶5时,超声波辐照120 min后降解率最高达到99.7%。此外,可通过协同半导体材料的催化与压电性能来提高污染物的降解效率。     

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。     

COF/CdS复合材料的制备及其可见光催化性能研究

为开发可见光响应型共价有机框架(COF)材料,以COF材料为基底构筑异质结催化剂,达到高效利用太阳能进行催化降解有机染物。首先以三醛基间苯三酚和2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚为构筑单体,制备一种巯基功能化COF(HS-COF)作为基底材料,并利用巯基锚定Cd²⁺,然后以硫脲为硫源,通过原位生长法,实现在基底HS-COF表面原位生长CdS纳米颗粒,并利用透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、X-射线衍射以及X-射线光电子能谱对所制备的复合材料(COF/CdS)表面的微观形貌进行表征。实验以罗丹明B(RhB)为模型污染物,在可见光照射条件下考察COF/CdS复合材料的光催化降解性能。结果表明,CdS纳米颗粒成功固载在基底COF材料表面,其对RhB降解率高达92.5%,反应速率常数为0.014 5 min^-1,与单相COF材料、CdS纳米颗粒及物理混合COF/CdS相比,其表现出更强的可见光催化性能,这表明COF/CdS具有优异的光催化活性。此外,该异质结催化剂具有良好的稳定性,经5次循环使用后对RhB降解率仍在75%以上。     

3D花状BiOBr/Graphene的合成与光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KBr为原料,采用一步溶剂热法制备一系列不同石墨烯质量分数的BiOBr/Graphene复合物。利用XRD、SEM、BET和UV-Vis对合成的BiOBr/Graphene进行表征,结果表明合成产品为三维花球状的BiOBr/Graphene。以罗丹明B(RhB)为光催化降解底物、负载石墨烯质量分数为0. 75%、合成温度为160℃、合成时间为12 h、乙二醇(EG)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂时,30 min最大降解率达到96. 36%。     

可见光驱动溴化银/溴氧化铋复合纳米 材料制备及活性评价*

室温沉淀法合成溴氧化铋（BiOBr）纳米片,然后通过离子交换法制备溴化银/溴氧化铋（AgBr/BiOBr）复合纳米材料,采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）及紫外可见分光光度计（UV-Vis）对其进行表征,并进行了光催化降解实验。以节能、绿色的LED灯为可见光光源,AgBr/BiOBr复合材料光催化降解罗丹明B（RhB）和甲基橙（MO）的效率均高于BiOBr。AgBr/BiOBr降解RhB的活性强于MO。在AgBr/BiOBr光催化系统中,超氧自由基和空穴是主要的活性物种。不同pH条件下,AgBr/BiOBr对RhB均表现出理想的光催化降解效果,酸性条件下降解效率最佳;碱性环境下AgBr/BiOBr光催化降解MO的活性最高。经过循环利用,AgBr/BiOBr可见光催化活性呈现出一定程度的降低,归因于降解过程中产生了金属银。     

BiOBr微纳米材料的制备及其光催化降解含酚废水的研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KBr作为原料,以柠檬酸作为络合剂,采用水热法制备得到BiOBr光催化材料。通过XRD、SEM、UV-Vis DRS、PL等手段对所制备的BiOBr样品进行结构表征。以苯酚为目标污染物研究了BiOBr的光催化活性。考察了主要制备条件对BiOBr的光催化活性的影响。结果表明:在Bi3+与Br-物质的量比为1∶1、柠檬酸用量为0.3 g、水热温度为120℃,水热时间为4 h的条件下,制备得到的BiOBr是由微纳米花球状颗粒组成的材料。在可见光照射(500 W氙灯)下,0.1 g的BiOBr对20 mg/L的苯酚溶液的降解率在6 h时达到了59.4%,且循环3次使用后仍保持较高的活性,由此说明BiOBr是一种光催化活性较高且稳定的光催化材料。     

不同制备方法对TiO2/ZSM-5复合材料光催化性能的影响

分别采用浸渍法、水热合成法、均匀沉淀法和溶胶-凝胶法合成了TiO2/ZSM-5复合材料,并采用XRD、SEM、EDS、FT-IR、UV-Vis和PL等表征手段对所制备的材料进行物相、形貌、结构和光学性能分析.室温下,以100 mL质量浓度为10 mg/L的罗丹明B(RhB)溶液为目标污染物,考察了不同材料对目标污染物的光催化降解率,并对光催化过程中主要活性物质进行分析.结果表明:浸渍法合成的复合材料光催化性能最好,降解率可达99.8％.不同活性组分中,超氧自由基(·O-2)对RhB降解的影响最大.     

双Z型PANI/BiOBr/ZnFe2O4光催化剂在可见光下对有机污染物的光催化降解和氧化还原活性研究

采用水热合成方法成功制备了聚苯胺/溴化氧铋/铁酸锌复合光催化剂PANI/BiOBr/ZnFe₂O₄。利用各种表征技术对样品的晶体结构和形貌进行分析。结果表明,与其他样品相比,PANI/BiOBr/ZnFe₂O₄复合材料在可见光照射下具有更高的光催化活性,对罗丹明B（RhB）的降解效率最高达到99.26%;同时,该复合材料在可见光下对硝基苯（NB）的还原具有良好的催化活性,转化效率可达87.1%。此外,根据PL谱和电化学阻抗谱（EIS）分析可以得出,PANI/BiOBr/ZnFe₂O₄复合材料的光催化性能提高可归因于电子空穴对的快速分离和转移。通过紫外-可见DRS光谱、M-S曲线分析、ESR谱和自由基捕获实验,提出了适合该体系的双Z型电子转移机理。     

BiVO_4-MnO_2光催化剂的制备及性能

采用一步水热法制备了BiVO_4-MnO_2复合材料,通过XRD、FTIR、SEM、EDS、XPS、PL和UV-Vis DRS对其结构进行了表征,并以罗丹明B溶液作为目标降解物考察了其光催化活性。结果表明:BiVO_4复合MnO_2构成了较大的孔径和比表面积,有利于分子尺寸为1.59 nm×1.18 nm×0.56 nm的罗丹明B分子扩散和吸附;BiVO_4与MnO_2二者之间产生了电子耦合作用,减弱了BiVO_4的荧光强度,表明复合MnO_2能有效地抑制光生电子和空穴的复合,提高量子的利用效率,使得复合材料较单独的BiVO_4或MnO_2对罗丹明B(Rh B)有较好的光催化降解效果。当m(MnO_2)∶m(BiVO4)=10∶100时,光照3 h对10 mg/L的Rh B(100 mL)的降解率达到97.8%。     

WO_3/BiOBr复合催化剂的制备及可见光催化降解甲基橙

以Bi(NO_3)5·5H_2O、Na Br、H_2WO_4为原料,采用一步水热合成法合成不同n(W)∶n(Br)的WO_3/BiOBr复合催化剂,并通过SEM和TEM对催化剂进行表征分析。以甲基橙为探针污染物,考察前驱液pH、水热温度、水热时间和n(W)∶n(Br)对WO_3/BiOBr复合催化剂活性的影响。结果表明,在pH为10.2、100℃水热时间6 h合成n(W)∶n(Br)为0.02的WO_3/BiOBr复合催化剂活性最好,光照120 min后,对目标污染物的降解率达99.39%,较BiOBr催化剂(合成条件为原始pH值,100℃水热反应6 h)提高了30.85%。采用水热合成法制备的WO_3/BiOBr复合催化剂具有良好的可见光活性。     

新型BiOBr光催化剂的制备及性能研究

采用水热合成法制备BiOBr可见光催化剂,选择适合的溴源,考察了水热反应温度和时间对制备催化剂的影响。同时采用XRD、BET、Uv-vis紫外-可见光谱等手段对样品进行了表征。研究了BiO-Br可见光照射下的光催化活性。结果表明,在水热反应温度为160℃、水热反应时间为8h的条件下,制备的BiOBr纳米材料具有很好的光催化活性,在降解罗丹明B染料时降解率达93%,BiOBr的晶型结构受反应条件的影响,它的禁带宽度为2.69eV。     

混合溴源制备BiOBr微球及其可见光催化性能

以混合溴源十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和溴化钠(NaBr),五水硝酸铋(Bi(NO_3)_2·5H_2O)为反应物,乙二醇(EG)水溶液为溶剂,采用水热法制备了BiOBr微球。对制备的BiOBr微球的相结构和形貌等进行了表征。以罗丹明B(RhB)为目标污染物,在模拟可见光条件下研究了单一溴源和混合溴源对制备的BiOBr光催化性能的影响。结果表明:制备的BiOBr晶体呈片状,集合体呈球状,尺寸在3~4mm之间。当n(CTAB):n(NaBr)摩尔比为1:1时,BiOBr的比表面积最大,(110)晶面的暴露程度最高,可见光利用范围最宽,光催化性能最优,在可见光照射50min情况下,对RhB的降解率达到了94.46%,比单一溴源制备的BiOBr的光催化性能提高约19.5%。循化使用8次后对RhB的降解率仍保持在90%以上,表明BiOBr具有较好的稳定性。     

综合性实验——溴氧化铋光催化剂的制备及降解罗丹明B性能

介绍了一个化学综合性实验,涉及溴氧化铋(BiOBr)光催化剂的制备及降解罗丹明B (Rh B)性能。该实验采用溶剂热合成的方法制备了BiOBr光催化材料,利用X-射线粉末衍射(XRD)和紫外可见漫反射光谱(DRS)对其晶相和吸光性能进行了表征,并测试其在全光谱照射下降解RhB的活性,最后通过自由基捕获实验证明了光催化降解过程中的活性物种,解释了光催化降解机理。本实验贯穿材料的制备、表征、性能和机理研究,有利于学生拓宽知识面,开阔视野,提高其实践能力和对知识的综合运用能力,培养他们的创新能力和科研兴趣。     

一种TiO_2/BiOF/BiOBr花状复合粉体的超声法合成及可见光催化应用

纳米BiOBr作为一种新兴的半导体材料,其电子结构比较特别,禁带宽度较小,其独特的结构导致电子空穴复合率不高,可以响应可见光,在光催化降解有机或有毒污染物方面展现出优异的性能。本文采用简单的超声法制得了TiO_2/BiOF/BiOBr复合纳米光催化剂。采用XRD表征并与标准卡片对比发现成功制得了TiO_2/BiOF/BiOBr复合粉体;采用场发射扫描电镜(FESEM)对产品的形貌进行了进一步表征,表明制得的产品形貌分布均匀,且平均粒径约为1.3μm;采用全自动比表面积及孔径分析仪(BET)通过氮气的吸附-脱附分析了样品的比表面,发现掺杂一定比例的TiO_2可以增大样品的比表面积。光催化实验以350 W氙灯模拟可见光,利用罗丹明B(Rh B)溶液为目标降解物,使用紫外分光光度计定量分析了所制催化剂催化Rh B溶液的吸附率和降解率,结果表明体系中溴源与钛源的摩尔比为95:5时,产物光催化性能比较好,光催化Rh B的总去除率为98.08%。     

AgBr/TiO_2/硅藻土复合材料对罗丹明B光催化降解的研究

以硅藻土为载体,钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法和沉淀-沉积法,制备了异质结结构的Ag Br/TiO_2/硅藻土复合材料,对罗丹明B(Rh B)污染物光催化降解。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对复合材料晶型结构、形貌、元素化合价态和吸光性能表征分析。考察了不同摩尔比Ag Br/TiO_2对复合材料光催化性能的影响,并探究了复合材料的稳定性。结果表明,纳米TiO_2为锐钛矿晶型,Ag Br和TiO_2之间的异质结提高了复合材料的光催化活性;Ag Br和TiO_2摩尔比为0.20时,复合材料光催化活性最好。经过8次循环使用后,对Rh B的降解率仍保持在85%以上。     

AgBr/TiO_2/硅藻土复合材料对罗丹明B光催化降解的研究

以硅藻土为载体,钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法和沉淀-沉积法,制备了异质结结构的Ag Br/TiO_2/硅藻土复合材料,对罗丹明B(Rh B)污染物光催化降解。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对复合材料晶型结构、形貌、元素化合价态和吸光性能表征分析。考察了不同摩尔比Ag Br/TiO_2对复合材料光催化性能的影响,并探究了复合材料的稳定性。结果表明,纳米TiO_2为锐钛矿晶型,Ag Br和TiO_2之间的异质结提高了复合材料的光催化活性;Ag Br和TiO_2摩尔比为0.20时,复合材料光催化活性最好。经过8次循环使用后,对Rh B的降解率仍保持在85%以上。     

CuO/棉纤维复合材料的制备及其光催化性能研究

以棉纤维为模板剂,采用水热低温结晶法,制备复合材料CuO/棉纤维。考察了反应温度及晶化时间对复合材料光催化降解甲基橙活性的影响,并研究了光催化反应的动力学规律。结果表明,CuO/棉纤维复合材料的最佳制备条件为:水热温度120℃,晶化时间24 h。在此条件下,甲基橙的降解率为65.14%。     

吡啶对含硫四氮杂钴卟啉光催化性能的影响

制备了负载型含硫四氮杂钴卟啉光催化剂CoPz(HOCH_2-dtn)4/resin,研究了其对罗丹明B(RhB)的吸附脱附性能、光照下对RhB的降解作用及吡啶对其光催化降解RhB的影响。结果表明,负载型催化剂对RhB在2h内达到吸附脱附平衡,吸附率为15%左右;催化剂能较好地催化RhB的降解,吡啶分子能与催化剂中心金属钴轴向配位,对其光催化活性起到了明显的促进作用。     

CuO/棉纤维复合材料的制备及其光催化性能研究

以棉纤维为模板剂,采用水热低温结晶法,制备复合材料CuO/棉纤维。考察了反应温度及晶化时间对复合材料光催化降解甲基橙活性的影响,并研究了光催化反应的动力学规律。结果表明,CuO/棉纤维复合材料的最佳制备条件为:水热温度120℃,晶化时间24 h。在此条件下,甲基橙的降解率为65.14%。