碳酸氧铋基光催化材料的改性研究进展

碳酸氧铋是一种典型的铋基半导体光催化材料,其具有[BiO]₂²⁺和CO₃^2-层交替组成的独特层状晶体结构。通过改性可促进(BiO)₂CO₃的可见光响应能力以及光生电荷分离效率,从而提升其光催化性能。本文主要从贵金属沉积、元素掺杂、异质结构建以及氧空位缺陷等方面综述了碳酸氧铋基光催化材料的改性研究进展。同时指出碳酸氧铋的改性研究需致力于进一步简化制备工艺,并使得改性工艺控制更加精准,以使其在有机污染物降解、光解水制氢等方面得到更好的应用前景。     

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。     

钼酸铋半导体光催化剂的研究新进展

钼酸铋拥有典型的Aurivillius型结构,主要由(Bi_2O_2)~(2+)层及MoO_6钙钛片层状结构组成,显示出良好的光催化性能,广泛用于有机污染物的降解,成为近年来最受关注的一类可见光催化材料。综述钼酸铋半导体光催化剂的制备方法,以及通过构建异质结、掺杂、固溶体、金属沉积、量子点等改性措施提高其光催化活性,归纳和总结钼酸铋光催化剂在催化氧化反应、降解有机废水、电化学储能和CO_2的还原、气体传感器等方面的应用,并对钼酸铋光催化剂发展进行展望。     

商品铋酸钠的热稳定性与可见光光催化特性

直接采用商品铋酸钠作为光催化剂,研究了不同热处理条件对铋酸钠结构稳定性和光催化活性的影响,考察了铋酸钠对不同有机污染物的光催化降解特性及重复使用性。结果表明,可见光照射下,铋酸钠能够快速降解甲基橙、橙Ⅱ、亚甲基蓝和苯酚,适当热处理能够增强铋酸钠光催化性能,铋酸钠光催化剂性能比较稳定,可以循环利用,具有良好的应用前景。     

二氧化钛-钒酸铋复合材料光催化降解布洛芬的研究

为综合二氧化钛、钒酸铋光催化剂的性能,制备了二氧化钛-钒酸铋复合光催化剂,并以布洛芬为目标降解物,与二氧化钛、钒酸铋光催化剂的光催化性能进行了对比。以钛酸丁酯为原料,加入无水乙醇、盐酸、去离子水,采用凝胶法制备了二氧化钛光催化剂;以五水硝酸铋、偏钒酸铵为原料,加入浓硝酸、氢氧化钠,制备了钒酸铋、二氧化钛-钒酸铋复合光催化剂。此制备方法简便、高效。在可见光照射下,使用二氧化钛、钒酸铋、二氧化钛-钒酸铋3种光催化剂对布洛芬进行光催化降解,并将3种光催化剂分别联合过氧化氢对布洛芬进行光催化降解,考察了3种光催化剂的光催化性能。结果表明,未加入过氧化氢条件下,3种光催化剂的光催化性能由大到小的顺序为二氧化钛-钒酸铋、二氧化钛、钒酸铋;加入电子捕获剂过氧化氢后,提高了光催化剂降解布洛芬的效率,减少了电子-空穴对的复合速度,并且3种光催化剂的光催化性能由大到小的顺序为二氧化钛-钒酸铋、钒酸铋、二氧化钛。     

含铋光催化材料的研究进展

含铋光催化材料因其能吸收可见光、催化活性高而具有广阔的应用前景。本文主要回顾了含铋光催化材料近年来的研究概况,详细介绍了铋氧化物、卤氧化铋及钛酸铋、钨酸铋、钒酸铋、钼酸铋、铁酸铋等光催化剂的结构、制备和光催化性能,重点对光催化性能的改进方法进行了综述,包括制备方法的改良、催化剂的掺杂改性及复合催化剂的制备等;最后针对进一步提高光催化剂整体性能、实现工业化应用两点,提出了未来可以利用多元元素掺杂、多元半导体复合进行改性和负载于某些载体制备整体催化剂进行改良的观点。     

钨酸铋光催化剂的研究进展

钨酸铋因其独特的层状结构和适合的禁带宽度,在可见光下表现出较高的光催化活性,成为近年来新型光催化剂的研究热点之一。文章主要从结构角度总结了钨酸铋光催化材料的研究动态和研究成果;通过半导体复合、贵金属负载、碳负载等改性方法,提高钨酸铋的光催化性能,并简要评述了Bi_2WO_6光催化材料在制备及应用中面临的挑战,指出了未来的发展趋势。Bi_2WO_6光催化材料的研究将为光催化去除和降解有机污染物开辟一条新的途径,在环境净化和新能源开发方面具有非常重要的实用价值。     

钨酸铋基光催化剂的制备及其降解水中有机污染物的研究进展

综述了近年来半导体光催化氧化技术处理废水中难降解有机污染物技术领域的发展现状、制备高效光催化剂的研究进展以及通过金属氧化物半导体复合形成异质结以显著提升光催化剂性能的研究趋势,从理论基础和应用实践方面对钨酸铋基光催化剂进行了总结和展望。Bi₂WO₆作为常用的光催化材料,因其具有窄禁带、易制备、对可见光响应、且无毒性等特点而成为光催化处理水中污染物研究的热点。在今后的研究工作中,应鼓励在探索成本更低的制备材料、可大规模生产的制备方法以及提高光催化半导体材料的可回收性等方面加深研究。     

铋系半导体光催化剂研究进展

铋系半导体材料具有特殊的层状结构以及合适的带隙,具有良好的可见光响应能力以及稳定的光化学特性,作为一类新型的环境友好型光催化剂在环境修复与解决能源危机等领域受到广泛关注,已成为近年来的研究热点。然而,铋系半导体光催化剂距离实际大规模应用仍存在一些亟需解决的问题,如光生载流子复合率高、对可见光谱的响应范围有限、光催化活性较差、还原能力较弱等。本文首先介绍了铋系半导体材料的典型特征、制备方法与反应机理,在此基础上着重阐述了铋系半导体光催化在形貌调控、构建异质结、离子掺杂、碳质材料掺杂、贵金属沉积、染料敏化等改性手段的研究进展以及在降解水体污染物、杀菌消毒、空气净化、制氢、还原CO2、有机合成等领域的应用成果。最后对铋系半导体光催化剂的未来前景做出展望,指出其未来的研究方向应致力于从多手段耦合改性、拓展其应用领域以及深入探究反应机理等方面开展。     

铋基可见光光催化剂的研究浅析

光催化被认为是解决由工业发展引起的当前能源和环境危机的有效方法。然而,由于其宽带隙,常规氧化物光催化剂的实际应用受到可见光吸收差的限制,因此,具有窄带隙的光催化剂的研究成为热门话题。在光催化剂领域中,铋基光催化剂因其高可见光光催化活性而备受关注。这篇综述总结了铋基光催化剂的类型、复合结构、形态控制和性能方面的最新进展,并在最后对在此研究领域中的铋基可见光光催化剂的未来发展进行了讨论。     

Co3O4-Bi2O2CO3催化剂的制备及其光催化性能

以Bi(NO₃)₃·5H₂O、Co(CH₃COO)₂·4H₂O为原料,采用化学沉淀-水热法制备了Co₃O₄-Bi₂O₂CO₃异质结构复合半导体光催化剂,并通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（DRS）、荧光光谱（PL）等手段对所合成的复合型催化剂进行了理化性能表征。研究结果表明：引入Co₃O₄没有改变Bi₂O₂CO₃物相结构,但促进了Bi₂O₂CO₃ 对可见光的吸收能力,提高了Bi₂O₂CO₃表面吸附氧物种的数量,抑制了光生载流子复合。复合光催化剂对罗丹明B（RhB）的光催化脱色实验显示引入Co₃O₄能够明显提高Bi₂O₂CO₃催化剂的光催化脱色能力。尤其是Co₃O₄引入量为0.6%的Co₃O₄-Bi₂O₂CO₃样品对罗丹明B染料的光催化脱色率可达到97%（模拟日光照射30min）。本文为复合型光催化剂制备提供了简单易行的技术路线,制备的新型半导体复合光催化剂Co₃O₄-Bi₂O₂CO₃在环境净化方面表现出了较好的应用前景。     

CdS nanoparticles decorated hexagonal Fe2O3 nanosheets with a Z-scheme photogenerated electron transfer path for improved visible-light photocatalytic hydrogen production

Photocatalytic water splitting for hydrogen production (H₂) is one of the main potential applications of photocatalytic technology, which can use solar energy as the energy required for chemical reactions to alleviate the energy crisis. In this work, zero-dimensional/two-dimensional (0D/2D) contact surface CdS/α-Fe₂O₃ (CF) heterojunction photocatalyst was synthesized via a simple solvothermal method. Photocatalytic hydrogen production experiments revealed that the CF-15 sample shows the optimal photocatalytic H₂ rate (1806 (μmol·h^-1·g^-1)) and apparent quantum efficiency (AQE = 13.7% at λ = 420 nm). The enhancement of photocatalytic performance is mainly attributed to the contact of 0D/2D interface and the synergistic effect of Z-scheme electron transfer mechanism. This work provides an effective way for modified composite semiconductor photocatalyst by constructing special interface heterojunction to achieve highly efficiently catalysis.     

Fe3O4@TiO2@SiO2@Ag光催化剂的制备及其光催化活性研究

采用溶剂热法和溶胶-凝胶法合成了磁性Fe₃O₄@TiO₂@SiO₂复合光催化剂,再通过巯基改性,使二氧化硅表面原位合成银纳米颗粒,最终形成目标光催化剂。利用XRD、FT-IR、XPS、SEM、VSM等分析测试手段对该催化剂的组成、结构、形貌及其磁学性能进行表征。通过光催化降解40 mL罗丹明B溶液(pH 5.3,30 mg/L),催化剂按1 g/L加入反应体系,光照120 min时,罗丹明B溶液的降解率达96.22%。相同条件重复循环实验10次,罗丹明B溶液降解率仅下降4.32%,表明Fe₃O₄@TiO₂@SiO₂@Ag磁性光催化剂具有出色的光催化活性和循环使用性。     

Fe-Sr2Bi2O5光催化降解低密度聚乙烯膜

采用共沉淀法合成的新型光催化剂(Fe-Sr₂Bi₂O₅)与低密度聚乙烯(LDPE)通过熔融共混制备了一种新型光催化降解复合膜(Fe-Sr₂Bi₂O₅/PE)。通过力学性能、接触角、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和场发射扫描电镜(FESEM)等表征手段研究了该催化剂在室温条件下固相光催化降解LDPE复合膜的性能变化。结果表明:Fe-Sr₂Bi₂O₅在紫外光和可见光条件下对LDPE均具有较好的光催化降解能力,其中,紫外灯照射10 d后,Fe-Sr₂Bi₂O₅/PE复合膜断裂伸长保留率低于5%,拉伸强度保留率低于40%,接触角降低22.52°,已完全脆化;同时,LDPE复合膜中出现明显的羰基等降解特征吸收峰和降解孔洞;与Sr₂Bi₂O₅和TiO₂相比,Fe-Sr₂Bi₂O₅对LDPE具有更好的降解效果。综上所述,在紫外光和可见光条件下,Fe-Sr₂Bi₂O₅对LDPE具有明显的光催化降解作用,为未来光催化降解聚乙烯(PE)提供了一定的新依据。     

MOFs诱导中空Co3O4/CdIn2S4合成及光催化CO2还原性能研究

光催化二氧化碳转化技术,不仅可以利用取之不尽用之不竭的太阳光能,而且可将二氧化碳转化为高附加值的碳基燃料,受到研究者们的广泛关注。实验设计合成了新颖的中空结构的Co₃O₄/CdIn₂S₄异质结光催化剂。两种半导体的高效耦合作用极大地促进了光生载流子分离,同时形成更多暴露活性位点。基于异质结独特的结构优势,表现出高效的CO₂还原性能,5% Co₃O₄/CdIn₂S₄ 的CO生成速率达74 μmol·g^-1·h^-1,与单体CdIn₂S₄相比,不仅活性得到很大提升,同时CO选择性达到100%。     

Preparations and photocatalytic properties of magnetically separable nitrogen-doped TiO2 supported on nickel ferrite

A magnetically separable nitrogen-doped photocatalyst TiO_2−xN_x/SiO₂/NiFe₂O₄ (TSN) with a typical ferromagnetic hysteresis was prepared by a simple process: the magnetic SiO₂/NiFe₂O₄ (SN) dispersion prepared by a liquid catalytic phase transformation method and the visible-light-active photocatalyst TiO_2−xN_x were mixed, sonificated, dried, and calcined at 400 °C. The prepared photocatalyst is photoactive under visible light irradiation and easy to be separated from a slurry-type photoreactor under the application of an external magnetic field, being one of promising photocatalysts for wastewater treatment. Transmission electron microscope (TEM) and X-ray diffractometer (XRD) were used to characterize the structure of the TSN photocatalyst. The results indicate that the magnetic SiO₂/NiFe₂O₄ (SN) nanoparticles adhere to the surface of TiO_2−xN_x congeries. The magnetic photocatalyst TSN shows high catalytic activity for the degradation of methyl orange in water under UV and visible light irradiation (λ > 400 nm). SiO₂ coating round the surface of NiFe₂O₄ nanoparticles prevents effectively the injection of charges from TiO₂ particles to NiFe₂O₄, which gives rise to the increase in photocatalytic activity. Moreover, the recycled TSN exhibits a good repeatability of the photocatalytic activity.     

碳酸银光催化性能研究

银系光催化剂制备方法简单且带隙较窄,在可见光照射下具有良好的光催化效果,因此受到人们的广泛关注。以罗丹明B为降解物,在模拟可见光条件下利用碳酸银进行光催化降解实验,比较同等条件下碳酸银和二氧化钛的光催化性能,探究了碳酸银在不同pH、降解物质量浓度和催化剂投加量条件下的光催化活性,并利用总有机碳（TOC）分析矿化程度。通过X射线衍射仪（XRD）、激光拉曼光谱仪（RRS）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和紫外吸收光谱仪（UV-Vis）对碳酸银进行表征并分析其晶相组成。结果表明,在同等条件下碳酸银对罗丹明B的光催化降解速率远大于二氧化钛,并且在溶液pH小于7、碳酸银投加量为 1 g/L条件下催化剂对质量浓度为5 mg/L的罗丹明B染料的光催化降解效果最好,紫外灯照射100 min后罗丹明B染料降解率达到98%以上,最终矿化率达到66%。     

镂空α-氧化铁纳米带制备及其光催化性能研究

采用煅烧三聚氰胺硝酸铁超分子水凝胶前驱体的方法,成功制备了新型镂空纳米带状α-氧化铁（NB-α-Fe₂O₃）。以NB-α-Fe₂O₃为光催化剂,讨论了催化剂用量和过氧化氢用量对光催化降解罗丹明B（RhB）的影响,并考察了催化剂的稳定性。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（HR-TEM）、比表面积测试仪（BET）和X射线光电子能谱仪（XPS）等对α-氧化铁的形貌、结构和组成进行了分析。结果显示,制备的氧化铁属于α晶相,具备较好的结晶度,是由粒径为40~70 nm的颗粒组装成镂空纳米带状结构。通过考察不同催化剂用量和过氧化氢用量对光催化降解RhB效果的影响,发现适宜的催化剂用量为30 mg、过氧化氢用量为0.5 mL。在适宜条件下NB-α-Fe₂O₃催化剂可见光降解RhB循环4次后降解率仍达到96.8%。制备的NB-α-Fe₂O₃具有良好的光催化活性与稳定性。     

Z型Ag2CO3/BiOCl异质结光催化剂的制备及其可见光催化机理分析

通过溶剂热法制备BiOCl纳米片,共沉淀法制备Ag2 CO3和复合催化剂Ag2 CO3/BiOCl,研究各材料可见光催化降解罗丹明B的效果,确定Ag2 CO3与BiOCl的最佳配比,并通过表征分析复合材料的结构和异质结光催化降解机理.结果表明,当Ag2 CO3与BiOCl的质量比为50％时,Ag2 CO3/BiOCl异...