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。     

Ce-La-Ag 共掺杂TiO2/玄武岩纤维复合光催化剂的制备和性能

光催化CO₂还原技术既能实现节能减排,又能缓解能源短缺,符合当今绿色可持续发展的理念。本工作以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为基质,结合水热还原法制备Bi@Bi₄O₅Br₂/TiO₂复合纤维。利用XRD、SEM、HRTEM、XPS、UV-Vis和碳吸附等方法对其微观结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明：TiO₂ 纳米纤维经Bi₄O₅Br₂复合后,光谱响应范围拓展到可见光区,光生电子还原能力增强,可以将CO₂还原成CH₄和CO;金属Bi的富集不仅能提高催化剂对酸性CO₂分子的吸附能力,增强CO₂转化效率,而且能改变光催化反应路径,并有醇类物质(CH₃OH)的生成。模拟太阳光照射3 h,Bi@Bi₄O₅Br₂/TiO₂光催化CO₂还原生成CH₄、CO和CH₃OH的速率分别达到3.87、1.06和0.32 μmol·h⁻¹·g⁻¹。本文为探索高效二氧化碳光还原催化剂提供了新的机会。     

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。     

Ⅱ/Z型Bi2MoO6/Ag2O/Bi2O3异质结可见光催化降解四环素

构建异质结能够有效抑制光催化剂中光生电子和空穴的快速复合。本研究采用水热法、煅烧法以及溶剂热法合成了Ⅱ/Z型Bi₂MoO₆/Ag₂O/Bi₂O₃异质结光催化剂,利用不同研究手段分析材料的组成、形貌以及光电化学性能。结果发现,复合材料的最佳组成为25%ABOBM （Ag₂O/Bi₂O₃和Bi₂MoO₆的质量比为1:4）。在可见光照射下25%ABOBM对四环素（TC）的降解效率可达85.6%,明显高于Ag₂O/Bi₂O₃和Bi₂MoO₆,而且三次循环实验后仍具有良好的稳定性。25%ABOBM光催化性能的提高可归因于Ag₂O、Bi₂O₃以及Bi₂MoO₆之间异质结的构建和特殊形貌的形成。自由基捕获实验和电子顺磁共振谱（EPR）结果表明,h⁺和·O₂^-在TC的降解过程中发挥着主要作用,而·OH和¹O₂发挥着次要作用。实验还探索了相关光催化机理,并利用液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）对TC可能的降解路径进行了分析。本研究为双异质结光催化剂的制备及其在有机污染物降解应用方面提供了新的思路。     

水热合成Bi2WO6/ZnO异质结型光催化剂及其光催化性能

在不同温度下(120～220℃),利用水热法制备了含1wt%、2wt%、4wt%和8wt%Bi2WO6的异质结型Bi2WO6/ZnO复合光催化剂,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射(UV-Vis)吸收光谱及光致发光光谱(PL)等系列手段对所制备的光催化剂进行了表征,并以紫外光(365nm)为光源,酸性橙II为降解对象,进行光催化活性测试,考察了不同Bi2WO6复合量及不同水热温度对ZnO光催化剂反应活性的影响.研究表明,异质结型Bi2WO6/ZnO复合光催化剂的光催化活性明显优于纯ZnO和Bi2WO6.当复合4wt%Bi2WO6水热处理温度为150℃时,所制备的复合光催化剂的光催化活性最佳,为纯ZnO的2.6倍.活性提高的主要原因是形成的Bi2WO6/ZnO异质结能显著降低光生电子和空穴对的复合几率,并改善了异质结型Bi2WO6/ZnO复合光催化剂的表面性能.     

CeO2/CuBi2O4异质结的制备及其光催化性能研究

通过水热法制成CuBi2O4纳米棒,然后在其表面利用湿化学法原位沉积Ce(OH)3层并经煅烧工艺制备了CeO2/CuBi2O4异质结光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和莫特肖特基曲线(M-S)等测试对所得CeO2/CuBi2O4复...     

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。     

CeO2/Bi24O31Br10异质结构的制备及可见光催化性能

釆用原位沉淀法将CeO2纳米颗粒附着在Bi24 O31 Br10纳米薄片上制备CeO2/Bi24 O31 Br10复合半导体.利用SEM、XRD、HR-TEM、UV-Vis DRS、PL等技术对其进行表征.结果表明,CeO2呈现纳米棒状颗粒分布在Bi24 O31 Br10纳米片表面,形成异质结构;与CeO2复合后,Bi24 O31 Br10的UV-Vis吸收边发生了红移,增强了Bi24 O31 Br10对可见光的响应强度,同时改善了Bi24 O31 Br10的吸附性能.以氙灯作光源,酸性品红(AF)为模拟污染物,考察其光催化降解性能,光催化60 min时CeO2/Bi24 O31 Br10对AF的降解率达到97.6％,HPLC分析结果表明,AF最终降解成H2 O和CO2.CeO2/Bi24 O31 Br10复合半导体具有良好的光催化稳定性,四次重复使用后,光催化60 min时CeO2/Bi24 O31 Br10对AF的降解率依然高达91.7％.光催化降解AF的机理探究结果表明,·O2-是光催化降解AF的主要活性物种.     

前驱体法制备BCN及其光催化还原CO2性能

以乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺为氮源,以硼酸为硼源制备不同前驱体,通过高温氨解直接合成硼碳氮（BCN-x,分别记为BCN-EDA,BCN-DETA和BCN-TETA）。利用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis和PL对其组成、形貌和光学性能进行表征。并在无牺牲剂和助催化剂的条件下,对BCN-x样品的光催化还原CO₂性能进行了评估。结果表明,所制备的样品均为片状结构,且BCN-EDA具有较高的结晶度、较好的光生载流子分离效率。所制备的BCN-x可以在350～780 nm可见光照射下将CO₂还原为CO和CH₄,且BCN-EDA表现出最佳的光催化CO₂还原性能,CO产量为32.20μmol/g,且在20 h内能保持相当的光催化稳定性。     

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。     

新型复合CdIn2S4/ZnIn2S4异质结的制备及其光催化性能

探索高效、稳定的光催化剂是实现实用化太阳能光催化降解污染物的永恒追求。采用化学共沉淀法合成了CdIn₂S₄/ZnIn₂S₄微球,然后500°C退火得到降解性能更好的CdIn₂S₄/ZnIn₂S₄异质结。SEM、XRD、XPS、BET和UV-Vis DRS对样品进行了表征。观察到异质结外貌为球形,具有典型的介孔结构,表面光电流响应和阻抗测试结果显示其活性显著增强。在光催化降解亚甲基蓝的反应中,退火后的CdIn₂S₄/ZnIn₂S₄异质结的光催化活性最佳。反应90 min后,亚甲基蓝(MB)的降解率为96.7%。活性的提高可以归因于催化剂对可见光吸收的增强和光生电荷分离效率的提高。对照实验证明,降解体系中产生的活性物种•O₂⁻在降解过程中起关键作用。预测了异质结光催化降解污染物的机制。本研究合成的复合CdIn₂S₄/ZnIn₂S₄异质结对制备高效光催化材料具有借鉴意义,并展示了其在降解污染物方面的良好实用性。     

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%。     

磁性Ag2S/Ag/CoFe1.95Sm0.05O4Z型异质结的制备及光催化降解性能

光催化降解水体中的有机污染物具有广阔的应用前景。本研究以CoFe_1.95Sm_0.05O₄作为载体,通过原位沉积法和光还原法制备了Z型异质结Ag₂S/Ag/CoFe_1.95Sm_0.05O₄,采用不同表征手段对样品的微观形貌、物相结构、光学和磁学性能进行表征分析。Ag₂S/Ag/CoFe_1.95Sm_0.05O₄复合物催化活性最高,其光催化降解动力学常数(k)分别是Ag₂S/Ag,Ag₂S和CoFe_1.95Sm_0.05O₄的2.96, 3.71和8.24倍。引入CoFe_1.95Sm_0.05O₄可以有效地促进Ag₂S/Ag中光生载流子的分离效率。·O_2...     

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。     

3D Bi2WO6/TiO2异质结型光催化剂的制备以及增强的可见光催化性能

通过浸渍法合成了3D多组分Bi2WO6/TiO2异质结型复合光催化剂,多次浸渍使TiO2粒子层层沉积到花状Bi2WO6结构的表面。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光致发光光谱(PL)以及紫外-可见漫反射(UV-Vis)吸收光谱分别对所制备的复合光催化剂进行了表征,并以500W氙灯为光源,罗丹明B(RhB)为降解对象,进行了光催化活性测试,考察了不同TiO2复合量对Bi2WO6光催化剂反应活性的影响。结果表明,异质结型Bi2WO6/TiO2复合光催化剂的光催化活性明显优于纯Bi2WO6和TiO2。当复合15%(质量分数)TiO2时,所制备的复合光催化剂最有效促进电子和空穴的分离,并且光催化活性得到提高。活性提高的原因是所形成的异质结特殊的界面能够显著地降低光生电子和空穴的复合几率,并且具有较高的光吸收能力。     

g-C3N4基S型异质结的构建及其光催化性能研究

为了解决日益严重的环境污染和能源短缺等问题,基于半导体的光催化技术利用太阳能为环境修复和能源储存提供了一种“绿色”可持续的方案。首先介绍了g-C₃N₄的优点和局限性,以及S型半导体的优势与不足,接着介绍了g-C₃N₄基S型异质结的电子结构和光催化性质,综述了基于不同类型g-C₃N₄的S型异质结光催化材料构建和光催化性能的提升策略,并梳理了其部分应用。最后,综述了基于g-C₃N₄的S型异质结面临的挑战和未来发展趋势,有望为g-C₃N₄基S型异质结光催化材料的开发和实际应用提供重要的参考。     

Nb2O5/BiOClⅡ型异质结的构建及增强光催化还原二氧化碳

本工作设计制备了Ⅱ型异质结Nb2 O5/BiOCl复合材料并用于光催化还原二氧化碳.首先构建了两种比例异质结构(5％(质量分数,下同)和11％),通过透射电镜(TEM)发现两种材料结合存在界面,利用X射线光电子能谱(XPS)仪对材料的表面元素进行分析,随后进行价带位置测定,并根据UV-vis固体漫反射图谱推导材料禁带宽度,进而证实材料间形成了Ⅱ型异质结构.异质结构材料对可见光吸光能力有所增强,荧光光谱(PL)表明异质结构复合材料的光生电子和空穴分离能力得到了提高.光催化还原二氧化碳活性测试表明,5％Nb2 O5加入能够有效提高材料光催化还原二氧化碳的活性,其中还原产物CO、CH4、H2的产率分别为单独BiOCl的1.3倍、2.8倍、1.9倍,分别是单独Nb2O5的2.7倍、2.0倍、1.1倍.最后结合价带位置、禁带宽度,提出了Nb2 O5/BiOCl在光催化还原二氧化碳中的反应可能路径.本研究可为设计高效BiOCl基异质结构材料用于光催化还原二氧化碳提供新思路.     

TiO2/Bi2WO6复合光催化剂的制备及光催化性能研究

TiO₂/Bi₂WO₆异质结是当前最具潜力的一种可见光响应半导体光催化剂。以富含缺陷的TiO2纳米带为基体,采用水热法,诱导Bi2WO6在基体缺陷位点进行异质生长,从而合成具有异质结构的TiO₂/Bi₂WO₆复合材料。利用XRD、SEM、UV-Vis等技术,分析了基体表面缺陷、Bi2WO6负载量对TiO₂/Bi₂WO₆复合材料微观结构和性能的影响。结果表明,在基体表面引入缺陷,可以使TiO₂/Bi₂WO₆复合材料在可见光下对有机污染物Rh B的降解速率提高约50%。Bi2WO6负载量为0.12时的TiO₂/Bi₂WO₆复合材料,在可见光下,辐照6 min后对Rh B的降解率达99.3%,辐照30 min后对MB的降解率达99.7%,辐照15 min后对TC-HCl的降解率达87.7%。     

Bi2O3-TiO2复合氧化物光催化环己烷选择氧化

环己烷选择性氧化生成的环己醇和环己酮是己内酰胺合成中的重要中间体,在尼龙生产中具有重要作用,但工业路线条件苛刻,效率低。温和条件下环己烷选择性氧化引起极大关注,而光催化在低温环境压力下的饱和 C-H 活化和氧化具有独特优势。本文采用水热法制备了一系列 Bi₂O₃-TiO₂复合催化剂,对其结构、形貌、光学与光电化学性质通过多种方法包括 SEM、XRD、N₂吸脱附、UV-Vis、光致发光光谱、瞬态光电流响应等进行详细表征。在室温、0.1 MPa 氧气为氧化剂、500 W 氙灯模拟太阳光条件下比较了纯 TiO₂、Bi₂O₃ 和 Bi₂O₃-TiO₂ 复合物对环己烷选择性氧化的催化性能,结果表明,复合 Bi₂O₃ 后提高了 TiO₂ 的催化活性,其中 9%Bi₂O₃-T...     

金属有机框架材料用于光催化CO2还原的研究进展

CO₂光催化还原转化为有价值的碳氢燃料和化工原料是达成“碳中和”目标的重要途径。金属有机框架材料(MOFs)是一种由有机配位体和金属离子或团簇通过配位键形成的有机-无机杂化材料,具有超高的比表面积、可调的孔结构,并易于功能化修饰,在CO₂光催化还原反应中展现出良好的应用前景。总结了基于MOFs的新型功能材料绿色光催化CO₂还原的最新研究进展,探讨了改性及功能化MOFs材料及MOFs衍生物的光催化CO₂还原反应机理,并从理化特性上分析了材料性能优势的成因。总结了提高光催化还原CO₂反应的活性和选择性的策略。在此基础上,对这类新型催化剂面临的主要问题和未来发展进行了总结与展望。