银修饰钒酸铋的制备及其催化性能研究

将低温水热法制备的单斜晶型BiVO_4作为载体,采用光还原法获得催化活性提升的Ag/BiVO_4复合材料。通过X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDX)、紫外可见漫反射(UV-DRS)表征方法检测Ag/BiVO_4材料的组成和光学性质,测试了Ag/BiVO_4在可见光照射条件下对罗丹明B(Rh B)的降解性能。结果表明,10 at%Ag/BiVO_4复合材料表现出最佳的光催化活性。本工作合成条件温和、步骤简便,并对银负载钒酸铋光催化剂的催化活性机理进行讨论。     

溶剂热法制备(001)晶面暴露的TiO_2异质复合物及其光催化性能研究

通过溶剂热法合成(001)晶面暴露的TiO_2/BiVO_4异质复合物可见光光催化剂,采用X射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱等技术对催化剂结构、成分和性质进行了表征。结果表明,在波长420nm的可见光照射降解罗丹明B染料中,TiO_2/BiVO_4异质复合物的活性相比于纯相TiO_2和BiVO_4大大提高,且不同复合比例的光催化剂对活性影响较大。当质量比为80%时,TiO_2/BiVO_4异质复合物表现出最强的可见光光催化活性。同时讨论了TiO_2/BiVO_4异质复合物光催化性能优异的原因。     

多面体状BiVO_4/TiO_2复合光催化剂的合成及其性能研究

以硝酸铋和偏钒酸铵为原料,采用直接沉淀法制备BiVO_4和BiVO_4/TiO_2复合光催化剂,以次甲基蓝溶液为降解对象,借助X射线粉末衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计等测试手段对样品进行表征,系统地研究了不同反应条件下(如:钒酸铋在复合物中的含量,温度)对其光催化性能的影响。实验表明:在温度为600℃、w(BiVO_4)=40%的复合光催化剂BiVO_4/TiO_2的光催化活性最好。     

钒掺杂磷酸铋/蒙脱石复合材料的制备及可见光催化脱硫性能

采用水热法制备了钒掺杂磷酸铋/蒙脱石(BiP_(1–x)V_xO_4/MMT)复合材料,通过X射线衍射、透射电子显微镜、Fourier变换红外光谱和紫外可见吸收光谱表征复合材料的结构和组成、形态特征,并以其为催化剂进行光催化脱硫,考察了不同掺杂摩尔比x对复合材料的光催化脱硫性能的影响。结果表明:MMT的加入避免了活性组分的团聚,同时表面负载的BiP_(1–x)V_xO_4固溶相与BiVO_4析出相可形成紧密结合的异质结,提高了可见光的利用率,促进了光生电子-空穴对的分离。当x=0.6时,可见光照射3 h,BiP_(1–x)V_xO_4/MMT复合材料对模拟汽油的脱硫率可达97%。     

新型可见光活性氧化钯/钒酸铋复合光催化剂的制备及其光催化性能

通过浸渍法制备了新型可见光活性的氧化钯(PdO)/钒酸铋(BiVO4)复合光催化剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、紫外-可见吸收光谱等测试手段对复合光催化剂的物理和光学性质进行了表征.在可见光(λ＞400nm)照射下考察了PdO/BiVO4样品降解甲基橙的光催化性能.结果表明:PdO/BiVO4光催化剂为单斜相结构,晶粒形貌呈十字花或球形.XPS结果显示:复合光催化剂中掺杂的钯(Pd)元素是以PdO的形式存在的.与纯BiVO4样品相比,复合光催化剂可见光降解甲基橙的活性显著增强.这种新型复合光催化剂的光催化性能提高的原因可能是由于催化剂中光生载流子的高效分离造成的.     

铋系半导体光催化材料的改性

铋系半导体光催化剂是近年来较热门的一类光催化剂,大多具有各向异性的层状结构与合适的禁带宽度,其可见光响应性能好,在环境及能源领域有着广阔前景。然而其依然存在对可见光的吸收有限、光生电子-空穴易复合的问题。介绍了近年来对铋系半导体光催化材料(铋的氧化物、含氧酸盐、卤氧化物等)改性的手段,包括形貌结构调控、表面修饰、构建异质结和组成调控,阐述了改性的效果以及机理,并对其今后发展的前景进行了展望。     

AgVO3/BiVO4复合光催化剂的制备及可见光催化性能

通过水热法制备了不同复合比例的AgVO_3/BiVO_4复合型光催化剂,以有机染料甲基橙作为目标降解物评价了其光催化活性,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱、X射线光电子能谱和紫外–可见漫反射光谱对其进行了表征。结果表明:制备的样品纯度很高,复合AgVO3后,BiVO_4的晶体结构未发生改变,但形貌由石笼状变为分散的粒状混合体,光吸收性能增强,同时,二者形成了异质结结构,进一步促进了光生电子-空穴的分离,从而提高了光催化活性。当AgVO_3与BiVO_4的摩尔比为70%时,光催化活性最高且稳定性良好,光照50min对甲基橙降解率高达96.7%,较纯BiVO_4提高约86.5%,且该体系中的主要活性氧物质为空穴。     

钒掺杂磷酸铋/蒙脱石复合材料的制备及可见光催化脱硫性能EI北大核心CSCD

采用水热法制备了钒掺杂磷酸铋/蒙脱石（BiP_（1–x）V_xO_4/MMT）复合材料,通过X射线衍射、透射电子显微镜、Fourier变换红外光谱和紫外可见吸收光谱表征复合材料的结构和组成、形态特征,并以其为催化剂进行光催化脱硫,考察了不同掺杂摩尔比x对复合材料的光催化脱硫性能的影响。结果表明：MMT的加入避免了活性组分的团聚,同时表面负载的BiP_（1–x）V_xO_4固溶相与BiVO_4析出相可形成紧密结合的异质结,提高了可见光的利用率,促进了光生电子-空穴对的分离。当x=0.6时,可见光照射3 h,BiP_（1–x）V_xO_4/MMT复合材料对模拟汽油的脱硫率可达97%。     

光催化改性铋系化合物的研究进展

铋系光催化剂作为重要的可见光光催化剂,因本体铋的光催化性能并不优越,故对其表面进行改性。形貌调控和表面改性能有效增强铋系光催化剂性能,总结了铋系光催化剂形貌调控和表面改性方面的研究进展,介绍超薄结构协同异质结的形成、分级结构和空心结构构筑、官能团和纳米颗粒修饰表面、调控表面缺陷及进行原位转化形成金属铋和含铋化合物等改进铋系光催化剂性能的方法,分析了光催化改性铋系化合物的未来前景和所面临挑战。     

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。     

Ag_3PO_4/TiO_2纳米管阵列的制备及其可见光光催化活性

用浸渍-沉积法将Ag3PO4沉积在自组装TiO2纳米管阵列的管壁上制备Ag3PO4/TiO2纳米管阵列。用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱对样品进行表征。通过在可见光(λ420nm)下降解水中的罗丹明B检测样品的光催化活性。结果表明:由于Ag3PO4与TiO2之间形成了异质结,在Ag3PO4的强可见光吸收性能和该异质结的协同作用下,Ag3PO4/TiO2异质结纳米管阵列的可见光光电催化活性高于单一的纯Ag3PO4和TiO2纳米管阵列膜。     

异质结型KBiO_3/BiOCl光催化剂制备及其可见光光催化性能

铋酸钾具有良好的光催化性能,但稳定性差,通过原位转化法在铋酸钾表面生成氯氧化铋构成KBiO_3/BiOCl异质结光催化剂并将其用于降解结晶紫。实验结果表明,BiOCl能有效改善铋酸钾稳定性并提高其光催化性能,构成的KBiO_3/BiOCl异质结光催化剂可在可见光照下90 min内实现结晶紫完全降解,活性优于KBiO_3或BiOCl。KBiO_3/BiOCl异质结光催化剂可见光性能提高归因于异质结结构对吸收光区的拓宽和对电子-空穴复合率的抑制,以及原位生长的BiOCl比表面积的增大。     

高可见光活性TiO2-BiOI的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯、亚氨基二乙醇、碘化钾和五水合硝酸铋为原料,通过溶剂热法将TiO_2均匀地负载到Bi OI花状微球上,制备了TiO_2-Bi OI复合光催化剂。通过XRD、XPS、SEM、TEM和UV-Vis-DRS对样品进行了表征。以甲基橙为目标降解物,测定了TiO_2-BiOI复合光催化剂在可见光下的光催化性能。结果表明,纳米TiO_2的加入为复合光催化剂比表面积的增加作出了贡献,TiO_2与Bi OI之间形成的异质结结构可以促进光生电子和空穴分离,从而达到提高复合光催化剂光催化性能的目的。n(Ti)∶n(Bi)=0.4∶1.0的TiO_2-BiOI复合光催化剂表现出最佳的光催化降解性能,可见光(λ420 nm)照射60 min,其对甲基橙的降解率达到95%,远高于纯的TiO_2和Bi OI光催化剂。     

可见光响应的Bi-TiO_2的制备及其对间苯二酚的降解作用

以钛酸四丁酯、硝酸铋为原料,采用水热法制备铋掺杂TiO2光催化剂（Bi-TiO2）。所得材料用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线能谱、X射线荧光光谱、UV–Vis漫反射等测试手段分析。结果显示水热法可以直接合成锐钛型纳米TiO2。铋在TiO2中的掺杂方式为Bi3＋替位取代TiO2中Ti4＋。样品具有较大的比表面积,其最大达31.2 m2/g。铋掺杂能引起TiO2光催化剂的吸收光谱明显红移,从而具备较好的可见光响应性。以降解间苯二酚为探针反应研究其可见光催化性能,纯TiO2光催化活性极低,而Bi-TiO2具有较高的可见光催化性能,当铋掺杂量为1.00%时光催化性能最佳。UV–Vis光谱和高效液相色谱显示间苯二酚在70W金卤灯下反应120min能完全分解。     

g-C3N4同型异质结复合光催化剂的制备及性能研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)由于其合适的带隙和较高的物理化学稳定性等,被认为是一种有应用前景的光催化材料。然而,纯相g-C_3N_4的光催化性能和应用受到光生电子空穴易复合和比表面积相对较低等原因的限制。本文使用两种合适的前驱体(三聚硫氰酸与硫脲)共聚合有望优化高温煅烧过程中的缩聚过程,抑制团聚的发生,提高比表面积,同时形成的同型异质结能有效抑制光生载流子的再复合。在可见光照射下,形成的g-C_3N_4同型异质结复合光催化剂的活性明显高于单一的g-C_3N_4样品。显著增强的光催化活性主要归因于比表面积增大、活性位点增多和光生载流子再复合的有效抑制。     

基于表面等离子体共振效应的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究进展

由具有表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)效应的贵金属(Ag、Au等)纳米粒子和半导体纳米结构组成的纳米复合光催化剂具有优异的可见光光催化活性,成为新型光催化材料的研究热点之一。本文综述了Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的制备方法、基本性质以及光催化应用方面的一些重要研究进展;重点介绍了Ag(Au)等纳米粒子的表面等离子共振增强可见光催化活性的机理,以及Ag(Au)纳米粒子与不同类型半导体复合的光催化剂的光催化性能,其中所涉及的半导体包括金属氧化物、硫化物和其他一些半导体;本领域未来几年的研究热点将集中于新型高效的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的微结构调控及其用于可见光驱动有机反应的机理研究。本文为基于SPR效应构建Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究提供了有力的参考依据,并且指出Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究是发展可见光高效光催化剂的重要方向。     

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-)。     

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。     

新型氯化改性BiOBr/TiO2的可见光催化活性

本文利用溶胶凝胶法制备了溴氧铋/二氧化钛复合光催化材料。以甲基橙为目标污染物,研究了溴氧铋含量对复合材料的可见光催化特性的影响,随后通过表面氯化改性,进一步提升了光催化能力。最后利用XRD、UV-Vis DRS、TEM、EPR等方法对催化材料进行表征,分析其光激发原理。结果表明,新型复合材料具有较好的可见光响应,对有机物的降解能力优于溴氧铋和二氧化钛单体,这是由于二者形成了半导体异质结,光生电子传递降低了载流子复合率,羟基自由基生成量增加,而表面氯化引入了新的氯自由基,进一步提高反应活性。     

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。