Fe2O3/Bi2WO6的制备及其可见光光催化性能的研究

采用水热法制备了Bi₂WO₆催化剂,并以Fe₂O₃对Bi₂WO₆进行改性,合成了新型复合光催化剂Fe₂O₃/Bi₂WO₆。采用XRD、DRS等对合成的催化剂进行了表征。以氙气灯为光源（λ>420m）,以罗丹明B为目标降解物进行了光降解试验。结果表明,与Bi₂WO₆相比,Fe₂O₃/Bi₂WO₆的光催化性能有所提高,其中,Fe₂O₃含量为0.5%的Fe₂O₃/Bi₂WO₆的光催化性能最好。     

简单有效氮掺杂TiO2纳米微晶的制备、表征及其可见光活性

以尿素为氮源,采用简单的酸催化溶胶-凝胶法制备了氮掺杂TiO2纳米光催化剂,以甲基橙在可见光照射下的光催化降解为探针反应,评价了其光催化活性。运用XRD、XPS和UV-Vis DRS光谱表征技术考察了氮掺杂TiO2样品的微晶尺寸、晶相结构、表面组成及其吸光特性。结果表明氮掺杂减小了TiO2的带能隙,氮掺杂TiO2纳米微晶对400～530nm的可见光有较强的吸收,在降解甲基橙的实验中表现出良好的可见光催化活性。其中,400℃焙烧制得的具有单一锐钛矿相型,晶粒尺寸为14.94nm的TiO1.9904N0.0096样品的可见光催化活性最佳。     

网状结构Bi2O3光催化剂的合成及其光催化性能

以Bi(NO3)3·5H2O为原料,天然棉花为模板结合热处理工艺,成功合成了具有网状结构的三斜晶相Bi2O3光催化材料,利用XRD、SEM、TG-DTA和UV-Vis漫反射等技术对样品的晶型结构、形貌及吸光性能等进行了表征。以亚甲基蓝染料分子模拟环境污染物,考察了样品的光催化性能。结果表明,棉花纤维在网状Bi2O3的制备中起到了充分的诱导作用,这种网状结构是由一些直径不一的Bi2O3扁平状网线交错排列、稀疏盘结而形成。TGA分析结果表明,适当的热处理在去除棉花模板的同时可以实现Bi 3+→Bi2O3的转化。在可见光照射下,网状Bi2O3的光催化活性及重复使用性能均优于粉体Bi2O3,反应100min后,对MB的脱色率可达到93%左右,并且重复使用4次后仍可使MB的脱色率保持在85%以上。此外,对网状Bi2O3的形成机理进行了探讨。     

BiOCl/Bi2O3异质结复合光催化剂的制备和光催化性能研究

以五水硝酸铋、硝酸、氢氧化钠、盐酸为原料,用盐酸浸渍法制备了盐酸与氧化铋物质的量比分别为0.3∶1、0.5∶1、0.7∶1、1∶1的BiOCl/Bi2O3异质结新型复合光催化剂。用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对材料进行了表征。250 W高压汞灯照射下,用光催化降解罗丹明B反应来测试催化剂的光催化活性,结果表明BiOCl/Bi2O3复合光催化剂的性能明显优于单体Bi2O3。当盐酸与氧化铋物质的量比为0.7∶1时,BiOCl/Bi2O3催化剂的光催化活性最佳。最后研究了抑制剂对BiOCl/Bi2O3复合光催化剂降解罗丹明B的影响,发现三乙醇胺和碘化钾都有一定的抑制作用。     

B掺杂TiO2光催化剂的制备和光催化性能

采用溶胶-凝胶法合成了B掺杂的TiO₂光催化剂,并用XRD、SEM、XPS、FT-IR、BET等手段进行了表征。结果表明,掺杂B可抑制TiO₂晶体的长大,对TiO₂表面形貌没有显著的影响,B-TiO₂催化剂的比表面积随着B离子掺杂量的提高而增大;B离子主要进入晶格间隙并与TiO₂晶体形成固溶体,以B-O-Ti结构存在。B掺杂量（质量分数）为3%时,制备出的TiO₂光催化剂对甲基橙的降解效果最好。N₂吸附-脱附结果表明,3%B-TiO₂的BET比面积为127.84 m²/g、平均孔径为10.53 nm。     

Bi2O3/BiOCl异质复合材料的制备及其光催化性能

本文以五水硝酸铋和氯化钾为原料,利用水热法一步制备了Bi2O3/BiOCl异质复合光催化材料,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品进行了表征。以罗丹明B为目标降解物,研究n(Bi)/n(Cl)摩尔比对合成Bi2O3/BiOCl异质复合光催化剂的形貌和光催化性能的影响。结果表明:随着n(Bi)/n(Cl)摩尔比的增加,Bi2O3/BiOCl的光催化活性显著增强,在n(Bi)/n(Cl)=1.75时,制备的Bi2O3/BiOCl异质复合光催化材料具有最高的光催化活性。     

Zn2+掺杂BiFeO3粉体的制备及其可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Zn2+掺杂BiFeO3光催化剂,利用XRD、SEM、UV-Vis DRS以及PPMS等分析技术对其进行表征,以甲基橙溶液为降解物,考察了Zn2+∶BiFeO3的可见光光催化活性。结果表明:当Zn2+的掺杂量为1%(质量分数)时能有效提高BiFeO3的催化活性,可见光辐照10h后甲基橙溶液的脱色率达47.3%。     

Bi2O2CO3/TiO2复合粉体的制备及其光催化性能研究

采用水热法制备了Bi2O2CO3,并将其与TiO2进行了复合。XRD数据表明此复合光催化剂中Bi2O2CO3结晶性良好,紫外-可见漫反射光谱说明Bi2O2CO3的加入使其吸收带边有一定的红移。研究了紫外-可见光照射下Bi2O2CO3/TiO2复合光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解性能,结果表明当Bi2O2CO3与TiO2的质量比为0.032时,得到性能最优的复合光催化剂,其光催化活性优于TiO2。     

稀土Ce掺杂六方相 WO3光催化剂的制备及性能

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ce掺杂六方相WO_3光催化剂。Ce掺杂的摩尔分数分别为0、2%、5%和10%。分别采用XRD、SEM和紫外-可见分光光度计表征了催化剂的结构和光催化性能。结果表明:Ce掺杂提高了WO_3催化剂的光催化活性。Ce掺杂摩尔分数为5%、热处理温度为400℃、催化剂用量为0.2g时,WO_3催化剂的光催化活性最好,甲基橙降解率最大,反应2h的降解率为85.2%。     

镍、硫共掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化性能

为提高纳米TiO2的可见光催化活性,采用沉淀-浸渍法制备了一种新型Ni和S共掺杂TiO2纳米复合光催化剂.通过紫外-可见(UV-Vis-)漫反射、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X-荧光(EDX)等手段对其结晶形态、晶粒尺寸、元素掺杂量和吸光性能等进行了表征.结果显示,催化剂Ni/S/TiO2为锐钛矿晶相,平均粒径约为6～7nm,比表面积高达260.42m2/g,感光范围可拓展到可见光区,且与纯TiO2,S掺杂TiO2和Ni掺杂TiO2相比,光催化剂Ni/S/TiO2的颗粒粒径更小,比表面积更大,光吸收边红移程度更显著.以活性艳蓝198染料溶液为模拟废水,以氙光灯为光源,对光催化剂Ni/S/TiO2的催化活性进行了评价.结果表明,Ni/S/TiO2具有比纯TiO2、S掺杂TiO2和Ni掺杂TiO2更高的可见光催化活性,氙光灯照射120min,活性艳蓝198降解率可达到98.5%.     

AuAg/Bi2O3复合材料的光催化降解和还原性能

先用聚丙烯酰胺凝胶法制备出Bi₂O₃颗粒,然后用光还原法将粒径为6~18 nm的AuAg合金纳米颗粒修饰在Bi₂O₃颗粒表面,制备出AuAg/Bi₂O₃复合光催化剂。AuAg合金纳米颗粒的等离子体共振吸收效应(SPR)使AuAg/Bi₂O₃复合物能吸收波长为~577 nm的可见光,拓展了Bi₂O₃的光响应范围,还促进了Bi₂O₃中光生电荷的分离。以甲基橙(MO)、罗丹明(RhB)和铬离子(Cr(VI))作为目标反应物,在模拟太阳光和可见光照射下考察了AuAg/Bi₂O₃的光催化降解和还原活性,发现AuAg合金纳米颗粒修饰提高了Bi₂O₃的光催化性能。用模拟太阳光照射2 h后,RhB和MO的降解率以及Cr(VI)的还原效率分别提高了~34.2%,~38.0%和~56.7%。同时,AuAg/Bi₂O₃还具有良好的光催化和结构稳定性。基于以上结果,提出了AuAg合金纳米颗粒对Bi₂O₃光催化性能的改性机理。     

高暴露(001)面BiOBr/Ti3C2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过水解法合成具有高暴露(001)面的BiOBr/Ti₃C₂复合光催化剂, 利用不同手段对样品进行表征。以罗丹明B为目标污染物, 评价了不同样品的可见光催化性能。结果表明, 层状Ti₃C₂添加量为20.0wt%时, BiOBr/Ti₃C₂复合光催化剂在60 min内对罗丹明B的降解效率为97.1%, 比BiOBr的降解效率提高了34.7%。引入层状Ti₃C₂使得BiOBr与Ti₃C₂界面形成肖特基结能垒, 产生有效的电子陷阱抑制了光生电子-空穴对的复合, 从而大大提高了BiOBr的可见光催化活性。BiOBr/Ti₃C₂复合光催化剂经5次循环实验后, 降解效率仍保持在91.0%, 表明其具有良好的稳定性。活性物种捕获实验表明, 超氧自由基为罗丹明B可见光催化降解中的主要活性物种, 并据此提出了可能的光催化机理。     

g-C3N4/Bi12O17Cl2复合物的制备及其光催化性能

以硝酸铋、氯化钠和氢氧化钠为原料用液相沉淀法制备g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段表征其组成、微观形貌和性能,以罗丹明B为模拟污染物研究了在可见光照射下g-C₃N₄对g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂活性的影响及其光催化机理。结果表明,2% (质量分数) g-C₃N₄/Bi₁₂O₁₇Cl₂复合光催化剂的光催化性能最好,见光90 min后对罗丹明B的降解率达到98%。     

Bi2O3修饰的BiPO4纳米棒复合催化剂可见光光催化性能的研究

以Bi₂S₃纳米棒为模板合成了形貌可控的BiPO₄ 纳米棒复合光催化剂。在可见光辐射下, 该复合催化剂表现出优异的光催化降解亚甲基蓝(MB)的性能。UV-Vis漫反射谱结果表明: 催化剂经过Bi₂O₃修饰后对可见光有很好吸收; X射线衍射仪和透射电镜等表征结果表明, 所制备的BiPO₄ 纳米催化剂为直径约30 nm、长约200~500 nm的纳米棒。表面修饰少量Bi₂O₃可明显促进光催化剂对亚甲基蓝(MB)的可见光降解效率, 其活性是未修饰催化剂的1.7倍。光电流和N₂吸附实验也表明表面修饰后的催化剂光电流和BET比表面积都明显增加。这可能是由于表面修饰的Bi₂O₃不仅显著提高了BiPO₄ 纳米棒复合催化剂的可见光吸收, 而且在BiPO₄表面起到了富集电子和传输电子的作用。结果表明表面修饰Bi₂O₃的BiPO₄ 纳米棒是一种高活性的光催化材料。     

热处理温度对Bi2O3/ATO复合功能填料红外-可见光兼容隐身性能的影响

采用固相法制备了Bi2O3/ATO复合功能填料,借助于XRD、SEM、分光光度计和辐射率仪研究了热处理温度分别对复合功能填料的物相组成、微观形貌、可见光及红外隐身性能的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,复合功能填料的红外辐射率先下降后升高,当热处理温度为800℃时,复合功能填料的红外辐射率最低,达到了0.67。填料的最高反射峰出现在黄橙光范围内,但是,样品在可见光区的反射峰面积和平均反射率均随着热处理温度的升高逐渐增大。因此,复合功能填料的颜色亮度可以根据煅烧温度进行调节,适于制备多色红外迷彩涂料。     

Bi2O3助熔剂对CaO-B2O3-SiO2/Al2O3玻璃陶瓷复合材料性能的影响

以CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)玻璃粉体和Al₂O₃陶瓷粉体为原料,通过在CBS与Al₂O₃的质量比固定为50:50的玻璃-陶瓷复合材料中添加适量的Bi₂O₃作为烧结助熔剂,探讨了Bi₂O₃助熔剂对CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能、抗弯强度和热膨胀系数的影响规律.研究表明:Bi₂O₃助熔剂能通过降低CBS玻璃的转变温度和黏度促进CBS/Al₂O₃复合材料的致密化进程,于880 ℃下烧结即能获得结构较致密、气孔较少的CBS/Al₂O₃复合材料.然而,过量添加Bi₂O₃将使玻璃的黏度过低,从而恶化CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能及抗弯强度.当Bi₂O₃的添加量为CBS/Al₂O₃复合材料的1.5wt%时,于880 ℃下烧结即能获得最为致密的CBS/Al₂O₃复合材料,密度为2.82 g·cm^-3,这一材料具有良好的介电性能(介电常数为7.21,介电损耗为1.06×10^-3),抗弯强度为190.34 MPa,0~300 ℃的热膨胀系数为3.52×10^-6 K^-1.     

pH值对氮掺杂TiO2物化性质和光催化活性的影响

以TiCl4为前驱体,水合肼和氨水的混合溶液为氮源,采用共沉淀法制备了可见光响应型氮掺杂二氧化钛(N-TiO2)光催化剂,重点研究了制备过程中pH值对催化剂的微结构和光催化活性等物化性质的影响.采用XRD、BET、UV-vis和XPS等表征方法对光催化剂性质进行了表征.催化剂主要以锐钛矿相存在,具有介孔结构和较高的比表面积(～90m2/g).随着pH值增大,锐钛矿相(101)面衍射峰逐步增强,晶粒尺寸逐渐增大,比表面积逐渐减小.XPS结果表明催化剂掺杂的氮主要以系列氮氧化物形式存在.氮掺杂小幅降低了禁带宽度,感光范围拓展到可见光区.光催化降解实验表明,pH=3.5时,催化剂的可见光降解效率最高,为39.65%.随着pH值增大,催化剂可见光催化活性逐渐降低;而在紫外光照射下,pH=9.5时,催化活性最低;pH=5.5时,催化活性最高.     

N掺杂对TiO2结构及可见光光催化性能影响的研究

采用溶胶-凝胶法,在钛酸丁酯水解过程中加入一定量的尿素,制备了不同N掺杂量的光催化剂TiO2-xNx.以亚甲基蓝溶液为降解对象,研究催化剂在可见光区的催化性能;利用XRD、XPS、SEM、UV-Vis对催化剂的结构、形貌和光催化性能进行了表征.实验结果表明,掺杂的N以O-Ti-N的形式存在于TiO2结构中,N元素抑制了锐钛矿相向金红石相的转变和晶粒的长大;样品中形成了新的能级结构,提高了TiO2在可见光下的光量子效率和光催化能力.掺杂量为3.84%(质量分数)的TiO2-xNx在可见光区的响应能力最高,吸收波长延伸至520nm,其光催化活性最大,1.5h降解率达到55.54%.     

氮掺杂TiO_2的制备及其在不同光源下的光催化性能

本文以钛酸四正丁酯为前驱体,以氨水为氮源,通过温和的溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO2光催化剂,采用FT-IR、TG、粒度、UV-Vis/DRS、XRD、TEM和XPS对其进行了表征。XRD、TEM测试显示N-TiO2光催化剂颗粒分布均匀、晶粒尺寸20nm左右。XPS测试表明N掺杂TiO2形成取代态O-Ti-N结构和间隙态Ti-O-N结构。以亚甲蓝为目标污染物,探讨N/Ti摩尔比、煅烧温度、煅烧时间对催化剂催化性能的影响,评价催化剂在自然光、紫外光以及可见光下的催化活性。结果表明,在紫外或可见光下,不同比例的N-TiO2催化性能相近;自然光下,当N/Ti摩尔比为0.15和0.20时,其催化活性最佳;其反应速率符合一阶动力学原理。在三种光源下,煅烧温度越高,催化剂的催化性能越好,但煅烧时间对催化剂的催化性能影响较小。本研究结果显示N-TiO2催化剂在自然光、紫外光及可见光下均具有良好的光催化性能,具有广泛的实用性。