CuS纳米片修饰Bi_5O_7I复合材料用于光催化还原Cr(Ⅵ)水溶液（英文）

光催化技术以其高效、安全、低成本的优势,被广泛研究用于去除污水中有毒副作用的重金属Cr(Ⅵ)。制备半导体复合材料是一种可以有效提高半导体光催化性能的途径。本研究通过简单的水热法合成了CuS纳米片修饰的Bi_5O_7I复合材料,并且表征和评估了其在可见光下对Cr(Ⅵ)的光催化还原活性。与纯Bi_5O_7I微米棒及纯CuS样品相比,CuS/Bi_5O_7I复合催化剂对Cr(Ⅵ)水溶液具有更高的光催化降解活性。在相同的可见光辐照条件下,15wt%CuS修饰的复合样品,光催化降解Cr(Ⅵ)的反应常数是纯/Bi_5O_7I样品的20倍,纯CuS样品的4.3倍。对比样品的比表面积、光致发光谱和电化学阻抗谱的测试结果发现,复合样品表现出更高的催化效率是由于CuS/Bi_5O_7I具有更大的比表面积、更宽的光吸收区域及更高的光生电子–空穴对的分离和传输效率。本研究还提出了CuS/Bi_5O_7I复合材料光催化降解Cr(Ⅵ)的机理。     

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.     

复合氧化物TiO2 /Bi2O3对甲苯的光催化作用

采用NaOH沉淀法制备了TiO2/Bi2O3纳米粒子,用TG-DTA、UV-vis、XRD、XPS等对其结构、性质进行表征,并以甲苯为气相有机污染物对TiO2/Bi2O3光化学催化剂的气-固复相反应活性进行了研究.发现TiO2的加入可以阻碍Bi2O3晶粒的生长,从而导致粒径的减小.光生电子产生于Bi2O3并迁移到TiO2表面,使所需的激发光频率变低,从而使半导体的吸光波长向可见光区域扩展,表明复合TiO2能够提高Bi2O3的光催化活性,并且活性的提高程度与n(Ti):n(Bi)有关,其最佳配比为0.03:1;光催化活性随焙烧温度升高而增大,750℃焙烧的样品光催化活性最好.     

一锅法合成缺陷型Bi/BiOBr纳米复合材料及其可见光驱动去除水体六价铬离子和有机染料的研究

通过调节铋的前驱体与溴化物盐的相对物质的量比,采用简便的一锅溶剂热法制备了具有可调的铋含量和氧空位的Bi/BiOBr纳米复合材料.详细的表征表明,BiOBr表面上的Bi纳米粒子和{110}面上的氧空位是在此过程中同时制造的,以乙二醇(EG)用作溶剂,可将Bi3+还原为金属Bi,并同时形成氧空位.光催化性能表明,Bi/BiOBr纳米复合材料在降解Cr(Ⅵ)和亚甲基蓝(MB)方面表现出优于同类材料的光催化活性,Bi/BiOBr的去除效率高度依赖于Bi的含量和氧空位.在所有制备的样品中,Bi含量为5.0％的样品在4 h可见光照射下表现出最高的光催化活性,其中Cr(Ⅵ)和MB的去除率分别达到97.3％和90.5％.机理研究表明,Bi/BiOBr纳米复合材料具有明显的可见光驱动光活性,归功于氧空位和金属Bi的表面等离子共振(SPR)效应,有助于增强可见光的收集和光生电子-空穴对的分离效率.本工作为Bi含量可控且伴随氧空位形成的异质结构材料的设计提供了一种新方法.     

半导体基纳米复合材料光催化研究进展

综述了半导体多相光催化的基本原理、半导体基纳米复合材料的基本结构、制备方法及复合材料在光电化学方面对材料性能的影响.着重强调了半导体基纳米复合材料与单一的半导体材料相比光催化性能的提高,并对半导体基纳米复合材料在光催化领域的研究和应用提出了一些展望.     

Ag3PO4/BigFe4O9复合催化剂的制备及其光催化性能

利用水热法成功地制备得到具有高效光催化活性的Ag3PO4/Bi2Fe4O9复合型光催化剂.使用X-射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征,并以罗丹明B为目标降解物对其光催化性能进行研究.结果表明:样品是由纳米Ag3 PO4颗粒负载在片状四边形的Bi2Fe4O9表面组成的,当Ag3PO4的负载量为4wt％时,复合材料的光催化效果最好,在可见光(波长＞420nm)照射下,1.5h内对100mL浓度为10-5mol.L-1罗丹明B溶液的脱色率可达98.7％.     

改进溶液燃烧法制备Fe3+掺杂Bi24O31Cl10及其光催化性能的研究

采用改进溶液燃烧法,以硝酸铋、柠檬酸、氯化铵和硝酸铁为原材料制备Fe-Bi24O31Cl10光催化物质,并通过在可见光下降解RhB评价Fe^3+掺杂对其光催化性能的影响。采用XRD,XPS,UV-vis,SEM,HTEM,FT-IR等表征手段研究了不同Fe^3+掺杂量对Bi24O31Cl10的物相、元素价态、光吸收性能、微观形貌以及颗粒分布、晶面间距、化学结构组成等的影响。结果表明:掺杂Fe^3+未改变Bi24O31Cl10的物相,片状形貌,但其片状大小明显变小且厚度变薄,光吸收性能增强,光生电子-空穴复合率下降,与纯Bi24O31Cl10相比,Fe^3+掺杂能显著提高Bi24O31Cl10的光催化活性,当Fe^3+掺杂量为0.5%(摩尔分数)时,对Bi24O31Cl10的光催化性能促进最高,在可见光下光照50 min,对RhB的脱色率可达75%,较纯Bi24O31Cl10提高了44%。     

Bi2MoO6/WO3复合光催化材料的合成及其可见光催化性能

采用水热法成功制备了不同Bi2MoO6含量的Bi2MoO6/WO3复合光催化剂,利用XRD、SEM、UV-Vis、EIS和PL对样品进行了微观结构、形貌、光吸收特性、光谱响应和光电流的测试与表征,并考察了Bi2MoO6/WO3复合材料光催化分解水制氧的活性.结果表明,Bi2MoO6/WO3复合样品的光催化活性明显高于纯...     

Bi_2O_3/ZnO复合材料的制备及太阳光处理孔雀石绿的应用研究

以竹纤维为模板,五水合硝酸铋[Bi(NO_3)_3·5H_2 O]和二水合醋酸锌[Zn(OAc)2·2H_2 O]为原料,采用浸渍-热转化法制备一系列Bi含量不同的氧化铋(Bi_2O_3)/氧化锌(ZnO)复合材料。通过热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射等方法对复合材料进行分析表征。以孔雀石绿染料为模拟污染物,在太阳光照射下进行光降解实验,探究了煅烧温度和Bi掺杂量对复合材料光催化活性的影响。研究结果表明:复合材料保持了竹纤维模板物的纤维形貌;煅烧温度和Bi掺杂量对Bi_2O_3/ZnO光催化性能影响显著。600℃煅烧2h制备的Bi掺杂量为2.5%(摩尔分数)的Bi_2O_3/ZnO催化剂对孔雀石绿降解效果最佳,太阳光照射240min后对100mL质量浓度为20mg/L的孔雀石绿降解率可达95.84%。催化剂重复利用4次后对孔雀石绿的催化降解率仍可保持在92%以上。     

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。     

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。     

硫化物负载ZnO/ZnAl2O4复合空心球及其光催化还原CO2

采用一步水热法制备了ZnO/ZnAl₂O₄纳米复合物, 通过浸渍法负载CuS、CdS和Bi₂S₃对其进行修饰, 并在模拟太阳光照射下研究负载样品的光催化活性。用XRD、SEM、TEM、BET和FL等技术对所得样品进行表征, 以NaOH 和Na₂SO₃作为光催化还原二氧化碳过程的牺牲剂, 考察了硫化物种类及其负载量对ZnO/ZnAl₂O₄光催化还原活性的影响。结果表明, 负载CuS和CdS均可提高ZnO/ZnAl₂O₄光催化还原活性, 而负载Bi₂S₃却有所降低。当CuS负载量为1wt%时, 样品光催化还原活性最佳, 反应6 h后所得还原产物甲醇的生成量为8.21 mmol/g_cat, 在相同条件下较原样提高了约3.2倍。对CuS/ZnO/ZnAl₂O₄的光催化机理进行了初步探讨。     

Bi2O3-Bi2WO6 直接Z-scheme异质结的制备、表征及光催化还原U(VI)的性能

根据能带理论,以Bi(NO₃)₃·5H₂O为铋源,采用水热煅烧法制备了Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合光催化材料,SEM、XRD、XPS、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)、电化学阻抗(EIS)等表征手段对材料进行表征与分析,以U(VI)为目标污染物,在可见光下进行光催化还原U(VI)的性能研究。结果表明:与纯Bi₂WO₆相比,Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合材料具有较高的光催化活性,当Bi₂O₃与Bi₂WO₆的摩尔比为2.4∶1时,Bi₂O₃-Bi₂WO₆的光催化活性最好,光催化活性增强归因于Bi₂O₃的加入,在Bi₂O₃与Bi₂WO₆界面形成的直接Z-scheme异质结,提高了光生电子-空穴的传输速率,降低了其复合率;另一方面,Bi₂O₃的加入使Bi₂WO₆带隙变小,扩大对可见光的响应范围,从而提高了Bi₂O₃-Bi₂WO₆光催化剂的活性。本研究为设计和合成具有高可见光活性的光催化剂和了解增强U(VI)光催化还原机理提供了新的思路。      

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。     

不同pH下KBiFe2O5可见光催化性能研究

采用温和的水热法制备了多铁KBiFe₂O₅粉体。利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等手段对样品的纯度及形貌进行了表征。利用紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)测试了样品的光吸收性能。通过降解罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)研究了染料溶液pH值对KBiFe₂O₅可见光催化性能的影响。结果显示, KBiFe₂O₅的可见光催化性能随着溶液pH值的下降而显著提升, 这是由于溶液中的催化剂在酸性条件下具有更好的分散性, 并且染料分子更容易吸附到催化剂表面, 从而提高催化效率。     

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%。     

一步法直接合成rGO/Bi2O2CO3及其光催化性能研究

采用简单易行的一锅水热法, 制备了还原氧化石墨烯(RGO)复合的Bi₂O₂CO₃光催化剂。通过XRD、N₂吸附、XPS、SEM和TEM等测试手段对光催化剂进行表征。结果表明: 石墨烯与Bi₂O₂CO₃纳米片形成了有效复合。在设计吸附饱和排除RGO物理吸附的影响下, 发现复合光催化剂的性能明显提高, 其中RGO复合量为6.0wt%时活性最佳, 其光催化降解RhB的速率是Bi₂O₂CO₃的3.02倍, 并具有良好的循环稳定性。光电谱学分析表明复合RGO有效抑制了光生电子-空穴对的复合, 且拓宽和增强了催化剂的可见光吸收。机理分析表明: RGO/Bi₂O₂CO₃中O₂可多位点捕获光生电子, 从而产生更多活性物种O₂^-·, 实现对污染物的快速有效降解。     

g-C3N4/POPs异质结制备及其可见光催化性能

光催化技术是一种极具应用前景的环境修复技术，开发高效、稳定、具有可见光响应的光催化剂是其研究的重点之一。本文采用常压溶剂热法，以1, 3, 5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)和2, 5-二甲氧基苯-1, 4二甲醛(DMTP)为单体合成的共轭多孔有机聚合物TAPB-DMTP POP为基底，原位负载不同比例的g-C₃N₄，制备g-C₃N₄/POPs复合光催化剂。通过XRD、FTIR、BET、TGA、UV-Vis DRS、电流-时间(i-t)和EIS等测试方法表征了g-C₃N₄/POPs的化学结构与光学特性。在可见光条件下，选择Cr(Ⅵ)为模型污染物探究了不同gC₃N₄负载量的g-C₃N₄/POPs光催化还原效率，并对pH值、催化剂用量和底物浓度等影响因素进一步探究。结果表明：在pH=2条件下，g-C₃N₄/POP-2表现出了最佳...     

Bi2Sn2O7的合成及其光催化性能

Bi₂Sn₂O₇是一种特殊的烧绿石结构复杂氧化物, 具有可见响应光催化性能, 其带隙约为2.61 eV。采用水热法合成出棒状Bi₂Sn₂O₇和颗粒组成的球形Bi₂Sn₂O₇光催化材料, 发现通过改变反应物的添加次序, 可以产生不同的成核形式, 从而导致产物的最终形貌不同。在可见光激发下, 以罗丹明B为目标降解物进行了产物光催化性能的表征。由纳米颗粒组成的球状Bi₂Sn₂O₇表现出更强的光催化性能, 100 min时降解率达98%。通过光催化过程中的自由基淬灭反应, 发现Bi₂Sn₂O₇降解有机污染物的主要活性物种为超氧自由基和空穴。     

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。