Cu掺杂BiVO4光催化剂的水热合成及其光催化性能研究

以硝酸铋、偏钒酸铵、硝酸铜、氢氧化钠、硝酸等为主要原料,采用水热法合成Cu掺杂BiVO₄光催化剂。主要研究了Cu的掺杂量对合成BiVO₄光催化剂性能的影响。采用XRD、SEM、BET、紫外-可见分光光度计等检测仪器对合成试样的物相组成、微观形貌、比表面积及光催化性能进行了表征。结果表明:Cu掺杂改变了合成产物的物相组成,产物中出现Bi₂O₃、V₂O₅等杂质,并且产物的形貌发生了较大变化。光催化降解亚甲蓝结果表明,随着Cu掺杂量的增加,合成光催化剂的光催化性能呈现先增加后减小趋势,当Cu掺杂量为5 wt%时,合成产物的光催化性能达到最佳,在高压汞灯照射240 min时,对亚甲蓝(10 mg/L)的降解率达87.8%,比同条件下纯BiVO4的光催化效率提高16.4%。     

铋基复合氧化物光催化剂的制备改性及其在环保领域的应用

以近几年的铋基光催化剂研究为基础,总结出几种铋基复合氧化物(BiVO₄、Bi₂WO₆、Bi₂MoO₆、CuBi₂O₄和BiFeO₃)的主要制备方式,如沉淀法、固相烧结法、水热法、溶胶-凝胶法等,并介绍了贵金属沉积、形貌调控、离子掺杂和构筑异质结等常见的改性方式。改性后的铋基复合氧化物光催化剂由于可见光范围扩大、电子迁移率升高,从而表现出更优异的光催化活性,进而能在治理有害废气、新型污染物、染料废水和光催化抗菌等环保领域发挥更有效的作用。为研究铋基复合氧化物光催化剂在环保领域的开发利用提供参考。     

金属氧化物负载改性BiVO4可见光催化剂研究进展

钒酸铋(BiVO₄)光催化剂具有禁带宽度窄、太阳能利用率高等优势受到广泛关注。然而BiVO₄同时也存在光载流子容易复合、吸附有机污染物能力有限、粉体材料分离困难等问题,影响了其在环境领域的实际推广应用。而金属氧化物负载改性BiVO₄可以促成p-n异质结结构,进而提高BiVO₄光载流子分离效率,同时可以有效改变BiVO₄微观形貌、增加反应活性点位。另外金属氧化物的负载掺杂还赋予了该材料磁分离特性,因此金属氧化物负载改性BiVO₄成为其推广应用的一种可能。     

水热法制备Eu复合BiVO4纳米片及其光催化降解性能

水热法制备了以聚乙二醇(PEG-200)为模板剂的稀土元素Eu复合BiVO₄光催化剂,并对材料进行XRD、SEM、UV-vis DRS、BET的表征和分析.以光催化降解甲基蓝(MB)效率作为光催化活性的指标,考察Eu复合对BiVO₄光催化活性的影响.结果表明:Eu复合可使BiVO₄的晶型发生转变,同时又抑制四方相晶体生长,使晶粒尺寸变小,比表面积增大.复合样品中,部分Eu³⁺进入BiVO₄晶格内取代Bi³⁺,使晶形发生畸变,有利于光催化活性的提高.当Eu的复合量为50%时,光催化降解甲基蓝的效率最高,可见光照射120min降解效率可达到90%,较纯BiVO₄的光降解效率明显提高.     

g-C3N4/BiVO4异质结的制备及其在环境治理中的应用

通过负载法成功制备了g-C₃N₄/BiVO₄异质结,采用XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、Mott Schottky、SPV等技术对样品的结构与性质进行分析,以光催化降解RhB和光催化还原CO₂评价其光催化活性。结果表明,g-C₃N₄和BiVO₄能带结构匹配,能够组成“Z”型异质结,并有效提高光生载流子的分离效率,同时保留g-C₃N₄导带电子较强的还原性和BiVO₄价带空穴较强的氧化性,最终提高光催化活性,其中当g-C₃N₄的负载量为3%时,样品展现了最佳的光催化活性,在光催化降解RhB实验中,经过180min光照后,降解率达到95.3%,反应速率常数达到0.0166min^-1;而在光催化还原CO₂的实验中,经过4h光照后,CO和O₂的产量达到70....     

BiVO4/Bi2Fe4O9的制备及光降解有机废水性能的研究

采用水热法制备具有高效可见光催化性能的BiVO₄/Bi₂Fe₄O₉复合光催化剂,通过SEM、XRD等一系列表征手段对样品进行了形貌和结构的表征。最后通过在一定的条件下降解目标污染物亚甲基蓝(MB)溶液对催化剂的光催化性能进行了探究。结果表明：BiVO₄以100～500 nm颗粒状形态均匀的修饰在片状Bi₂Fe₄O₉的表面。当BiVO₄的修饰量为15%时,光催化剂在可见光下对MB溶液的降解效率最高,高达51.92%。通过对照实验发现BiVO₄/Bi₂Fe₄O₉的催化效率比Bi₂Fe₄O₉单体高了4.45倍,比BiVO₄单体高了1.29倍。另外,根据实验结果对BiVO₄/Bi₂F...     

Co-Pi/BiVO4的制备及对有机硫废水的催化光降解

为有效降解高浓度乙硫醇工业废水，研究了性能良好的半导体复合光催化剂CoO_x/BiVO₄与Co-Pi/BiVO₄。通过优化选择反应物Co(NO₃)₂与BiVO₄物质的量比n(Co(NO₃)₂):n(BiVO₄)为1:3，并在磷酸盐中性缓冲溶液下通过电沉积方法制得稳定且性能优异的催化剂CoO_x-Co(PO₄)_x/BiVO₄(记为Co-Pi/BiVO₄)。通过对Co-Pi/BiVO₄及CoO_x/BiVO₄在形貌、晶型、化学态和析氧及电阻抗等方面进行测试与比较，得到了Co-Pi/BiVO₄具有更强氧化性和更大稳定性的推论。在可见光响应下对Co-Pi/BiVO₄与CoO_x     

稀土离子掺杂钒酸铋纳米晶的制备、晶体结构特征及光谱性质

采用化学溶液法合成了不同稀土离子(Nd³⁺、Y³⁺、Eu³⁺)掺杂的BiVO₄纳米晶。利用X射线衍射分析、扫描电子显微分析、能量色散X射线光谱、Fourier红外光谱、Raman光谱、紫外-可见光漫反射光谱以及荧光光谱研究了样品的物相、晶体结构、成分、形貌、局部结构、表面化学和光谱性质。结果表明:不同离子掺杂的BiVO₄样品尺寸处于纳米尺度,不同离子掺杂的BiVO₄纳米晶具有四方相晶体结构,这些纳米晶呈现出清晰的轮廓及规则的形貌,表明得到的纳米晶具有较好的结晶性能,且表现出一定程度的晶格畸变。在247、367、763、855 cm^-1附近出现的掺杂BiVO₄纳米晶的拉曼峰,与四方相BiVO₄结构的振动频率相吻合。紫外-可见光漫反射光谱表明,随着掺杂离子的引入,BiVO₄纳米晶样品内部电子结构发生了变化,BiVO₄、Eu:BiVO₄     

热聚合制备氮掺杂氮化碳光催化性能研究

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种多功能光催化剂，由于其具有可调节的电子能带结构和伴随2.7 eV合适带隙能量的有效光收集等优点，已逐步应用于降解水体污染物特别是有机染料。但由于体相g-C₃N₄比表面积小，光生电子-空穴对复合速率快，光催化效率受到限制。因此，可以对g-C₃N₄进行元素掺杂以提高其光催化降解性能。在此主要介绍了氮有效掺杂g-C₃N₄,减小带隙的同时抑制电子-空穴对的快速复合，从而极大地提高了催化性能。     

MnWO4/WO3的制备及其光催化性能的研究

光催化技术在解决环境污染和能源危机方面有着巨大的应用潜力,采用浸渍、焙烧的方法制备了一系列MnWO₄含量不同的MnWO₄/WO₃复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、HR-TEM、BET等方法对MnWO₄/WO₃复合光催化剂的结构形貌进行表征。通过光催化分解水产氧以及降解四环素来评价其光催化活性。通过能带结构、表面光电压(SPV)、荧光(PL)和活性物种实验分析MnWO₄/WO₃复合光催化剂的光催化活性增强机制。实验结果表明,所有MnWO₄/WO₃样品的光催化活性较纯WO₃样品都有提高,且随着MnWO₄含量的增加呈现先增高后下降的趋势,MnWO₄含量为3%的MnW-2样品表现出最优的光催化活性,其氧气产量为89.26 μmol,为WO₃纯样的3.45倍,对四环素的降解率达到了92.1%,一级反应动力学常数为WO₃纯样的8.98倍。通过对其能带结构及光生电子和空穴的分离效率进行分析发现,样品的光催化活性变化主要是由于光生载流子分离效率改变导致。     

BiVO4表面氧空位的调控及其光降解抗生素研究

通过水热法一步合成了BiVO₄催化剂，并在氩气气氛下对BiVO₄催化剂进行表面改性。通过SEM、TEM、XRD、XPS和PL对BiVO₄催化剂进行分析表征，结果表明BiVO₄催化剂及改性BiVO₄催化剂为单斜状的晶体结构，且改性BiVO₄催化剂表面含有大量的氧空位。相比BiVO₄催化剂，氧空位BiVO₄催化剂的价带由1.97 eV增加至2.13 eV，扩大了带隙，降低了电子和空穴的复合率。在抗生素磺胺甲唑(SMX)初始质量浓度为10 mg/L，考察了不同因素对氧空位BiVO₄催化剂光催化降解SMX的影响，结果表明最佳反应条件为氧空位BiVO₄催化剂投加量50 mg/L，反应温度35℃，光照度150 mW/cm²,pH 5.0～9.0。此外，研究表明氧空位BiVO₄催化体系能够抵御水体中常见阴离子的干扰，但受到腐殖酸的抑制较为明...     

Cu-P复合改性对g-C3N4可见光催化性能的影响

以P掺杂的石墨相氮化碳(P-C₃N₄)为基材，将其与不同质量分数的氯化铜混合后继续焙烧，制备出Cu-P复合改性的石墨相氮化碳可见光光催化剂(Cu/P-C₃N₄)。对样品的结构、光电性能进行了X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光致荧光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)等一系列表征。通过可见光催化降解亚甲基蓝考察了它们的光催化活性。结果表明，Cu-P复合改性提高了催化剂的电子转移速率且降低了光生电子空穴对的复合速率，有效改善了其光催化性能。可见光照射120 min,Cu(1.5%)/P-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝的降解率达到71.3%，其降解速率常数分别是纯g-C₃N₄和P-C₃N₄的2.17倍和2倍。另外，通过活性物种捕获实验初步研究了各个体系的光催化反应机理。     

光催化剂TiO2改性的研究进展

TiO₂具有光催化性能好、化学性质稳定、毒性低、价格低廉等优点,但由于禁带较宽,只对紫外光有响应,且电子和空穴容易复合,导致光催化活性和效率降低。本文介绍了TiO₂的几种主要改性方法的最新研究进展。表面沉积贵金属、半导体复合、染料敏化可以降低TiO₂的禁带宽度,增加其响应波长,提高太阳光的利用率。离子掺杂可使得TiO₂晶体表面产生缺陷,抑制光生电子和空穴的复合,增加表面活性中心的数量。碳纳米管和石墨烯掺杂则能够提高TiO₂对可见光的吸收率,扩大光响应范围,同时加快电子传输,减少载流子复合,提高催化效率。指出石墨烯作为新型掺杂材料具有很大的发展潜力,TiO₂基多组分复合型光催化剂可获得比单种组分表面改性或者掺杂TiO₂更好的效果。最后介绍了TiO₂表面的亲/疏水改性研究进展。     

Ag@AgBr/BiVO4等离子复合光催化剂的制备与性能研究

以Bi(NO₃)₃·5H₂O和NH₄VO₃为原料,控制pH=9,采用水热法合成了片状BiVO₄,并用Ag@AgBr等离子共振体对生成的BiVO₄进行表面修饰,通过X-射线衍射、扫描电子显微镜和紫外光谱等测试手段对合成样品进行表征,并利用光催化降解罗丹明-B研究了不同摩尔比的Ag@AgBr/BiVO₄的光催化性能。分析可知,Ag@AgBr表面修饰明显提高了BiVO₄光催化性能。其中Ag@AgBr/BiVO₄(Ag:Bi=0.4:1)的光催化性能最好,光照15 min时,降解迅速,降解率为97.08%,当光照时间为25 min时,降解率达到最大值,降解率为99.95%。     

ZnFe2O4光催化剂改性研究进展

本文以ZnFe₂O₄为光催化材料基体，以提升ZnFe₂O₄基复合光催化剂光降解污染物的性能为目的，综述了材料尺寸、晶体结构、表面沉积纳米贵金属粒子、半导体复合、离子掺杂等方法提升ZnFe₂O₄光催化剂光降解污染物的性能，并分析各种方法提升光催化性能的机理，助推了ZnFe₂O₄基光催化剂应用于工业化污水处理。     

表面活性剂对制备Ca掺杂β-In2S3微观结构的影响及其光催化降解甲基橙性能

制备过程中添加表面活性剂可以影响光催化剂纳米颗粒形貌与尺寸等，从而影响其光催化性能。本工作采用水热法制备了添加不同表面活性剂的Ca掺杂β-In₂S₃光催化剂，通过X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱等对制备的光催化剂进行了理化性能表征。结果表明：SDS与CTAB的加入，对Ca掺杂β-In₂S₃光催化剂的形貌结构影响不明显，而CHSB与PVP的加入，明显改变了其形貌结构。尤其是PVP的加入极大促进了Ca掺杂β-In₂S₃片状结构的生长，展现出最丰富的片状结构和最大的比表面积，这将增加光催化剂表面的活性位点，提升其光催化性能，30min可实现98.38%的甲基橙(MO)降解率。随着PVP含量从0增加到0.022g，光催化效果逐渐提升，再继续增加到0.033g时，提升效应不明显。自由基捕获实验证明光催化过程中光生空穴和超氧自由基是主要的活性物质。并通过以上表征手段结合自由基捕获实验分析了该光催化剂对MO的降解机理。本文可为水热法制备半...     

SBA-15/Ni/TiO2/CNTs复合材料的制备及其光催化性能

通过溶胶凝胶法,经多次涂覆在SBA-15上负载掺杂镍的纳米TiO₂,得到SBA-15/NiO/TiO₂复合物;再以TiO₂中还原态金属镍为催化剂,通过化学气相沉积法（CVD）,在SBA-15/NiO/TiO₂表面原位生长碳纳米管,制得SBA-15/Ni/TiO₂/CNTs复合材料。通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis和Raman等方法考察了SBA-15/Ni/TiO₂/CNTs复合材料的结构和性能,并通过降解亚甲基蓝溶液评价其光催化活性。结果表明,SBA-15/Ni/TiO₂/CNTs复合光催化剂的催化活性较SBA-15/NiO/TiO₂显著提高。 二次涂覆掺杂镍的二氧化钛制得的复合光催化剂的催化活性高于一次涂覆。     

CeO2-TiO2负载型复合光催化剂的制备和性能研究

以玻片为载体，采用溶胶-凝胶法制备了CeO₂-TiO₂复合光催化剂。采用XRD等对催化剂进行了表征。通过可溶性染料酸性媒介红B的微波辅助光催化氧化反应，考察了其光催化活性；并研究了复合催化剂的煅烧温度、铈掺杂量和涂覆次数等对催化活性的影响。实验结果表明，x（CeO₂）＝0.03％，涂覆次数为2次，在400 ℃焙烧2 ｈ的CeO₂-TiO₂负载型光催化剂的活性最高。     

铁掺杂二氧化钛空心球的制备及性能

以TiF₄为钛源、九水合硝酸铁为掺杂前体,采用水热法制备铁掺杂的TiO₂空心微球。采用SEM、TEM、XRD、BET、XPS等技术对样品的形貌、结构、晶型、比表面积、元素组成等进行表征,以亚甲基蓝（MB）的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明,160℃下水热反应生成的纳米TiO₂空心微球晶型为锐钛矿,少量掺铁并不影响微球的形貌及晶体结构。光催化实验表明,160℃下水热反应12 h生成的TiO₂空心微球样品均匀性好、光催化活性最佳;铁掺杂能显著提高TiO₂空心微球的催化活性,当铁钛比为1.5:100时,所得样品粒径最小,比表面积最大,光催化活性最高。     

嵌入二氧化锡纳米晶对热分解制备钌锡氧化物复合涂层钛阳极形貌结构和电化学性能的影响

通过溶胶凝胶法制备了SnO₂纳米晶,并加入Ru–Sn涂液中刷涂到钛阳极上,经过热分解制备了SnO₂纳米晶含量不同的RuO₂–SnO₂涂层。采用X射线衍射仪和扫描电镜分析了涂层的相成分和结构,通过循环伏安法测试了电极的电容性能,通过析氧电位表征了电极的电催化活性。结果表明,引入SnO₂晶种后,涂层最显著的变化是形成了SnO₂、RuO₂基固溶体和(Sn,Ru)O₂金红石固溶体三相组织。当SnO₂晶种的摩尔分数为20%时,电极具有最高的活性。