水热合成多壁碳纳米管/钒酸铋复合材料

通过水热合成方法制备了钒酸铋(BiVO_4)和多壁碳纳米管/钒酸铋(MWCNTS/BiVO_4)复合材料,用XRD、SEM-EDX、DRS等技术对所制备的材料进行了表征。研究了在可见光照射下材料降解亚甲基蓝溶液(MB)的光催化性能。当掺杂MWCNTS后,增强了样品对可见光的吸收能力,减小了催化剂的带隙宽度,有利于提高BiVO4复合材料在可见光下的光催化活性。在可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的光催化实验表明,质量含量为10%MWCNTS/BiVO_4样品的光催化活性最高,可见光照射3h对亚甲基蓝溶液的降解率达91.8%,与纯BiVO_4相比,其光降解率约提高了近1倍。     

水热合成单斜晶系BiVO4可见光催化剂及其性能

采用水热法合成了纯单斜晶系的可见光催化剂BiVO4,考察了水热温度、水热时间和体系的pH值对BiVO4结构和光催化性能的影响。利用XRD、SEM、BET和UV-VIS对样品进行了表征,结果表明:获得的BiVO4具有中空棒状结构,升高水热温度、提高反应溶液的pH值、延长水热时间有利于单斜晶系BiVO4的生成。确定了BiVO4的最优合成条件为:水热温度140℃,水热时间6h,反应体系pH=9。选择亚甲基蓝溶液作为光催化降解物质,研究BiVO4的可见光催化性能和催化机理。结果表明,最优条件下制备的BiVO4具有较好的可见光催化性能;同时,增加降解体系的pH值提高了催化剂对亚甲基蓝的吸附能力和活化电子的利用效率,有利于提高BiVO4的光催化性能。     

不同结构形貌BiVO4的水热制备及可见光催化性能

采用水热法,无需添加剂,通过调控反应液pH值和反应温度制备了不同结构和形貌的BiVO4可见光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(DRS)和低温氮吸附等手段对样品进行表征,结果显示:水热温度与反应液pH值对晶体结构有很大影响,180℃水热温度和酸性条件有利于单斜相的生成.反应液pH值对形貌也有很大影响,不同条件下得到了片状、立方状、棒状等不同形貌的BiVO4.同时以亚甲基蓝为降解对象,考察了所制备BiVO4的可见光催化活性.其中,pH值为2,反应液中制备的片状单斜相BiVO4具有最高的光催化活性(4 h达92.0%).此外,还考察了光催化剂用量、亚甲基蓝浓度和电子受体的存在对光催化过程的影响,结果表明:当催化剂用量为1.0 g/L,亚甲基蓝浓度为10 mg/L,KBrO3为电子受体时光催化效果最佳.     

可见光催化剂钒酸铋的可控合成及性能研究

采用微波水热法, 以BiVO₃·5H₂O和NH₄VO₃为原料, 通过调控前驱液pH可控合成了不同晶体结构的可见光催化剂BiVO₄。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)和场放射扫描电镜(SEM)等手段对所制备的样品进行了表征和分析, 探讨了不同晶体结构BiVO₄的形成机理; 同时以亚甲基蓝和一氧化氮为降解对象, 考察了样品的光催化性能。结果表明, 当前驱液pH为3~5时, 制备的BiVO₄为四方锆石结构(z-t), 形貌为微米球; 前驱液pH小于2或大于7时, 制备的BiVO₄为单斜白钨矿结构(s-m), 形貌为多面体。这可能是由于前驱液pH的变化, 致使前驱液中钒酸根离子和铋离子的存在形式发生了转变, 进而影响BiVO₄的形成历程, 使得BiVO₄样品的晶体结构、形貌、晶面裸露以及VO₄四面体等发生了改变。光催化试验结果表明, BiVO₄(s-m)光催化活性优于BiVO₄(s-t)。当前驱液pH为9时, 制备的BiVO₄(s-m)样品由于结晶度高、 (040)晶面暴露率高和VO₄四面体畸变程度大, 表现出优异的光催化活性。     

TiO_2/BiVO_4复合光催化剂的水热法合成及其光催化性能研究

以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3为原料,采用水热法合成了BiVO4和TiO2/BiVO4复合光催化剂,借助XRD、SEM、UV-Vis、IR等测试手段对样品进行了表征。XRD分析表明,所得BiVO4为单斜晶系结构,与TiO2复合后,特征衍射峰窄化,强度略增;SEM显示,BiVO4样品呈现规整的多边立方体形貌,TiO2/BiVO4粉体为规整球状形貌。UV-Vis紫外可见光谱表明,BiVO4和TiO2/BiVO4在400~700nm的可见光区域对光响应。根据光吸收特性,选择亚甲基蓝为模拟污染物,考察了样品的光催化活性。结果表明,与BiVO4相比,TiO2/BiVO4具有更高的可见光催化降解活性,催化降解亚甲基蓝的降解率达到95.9%。     

pH值对基于TTAB的BiVO_4晶体形貌及光催化性能的调控

以十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)为模板,采用水热合成法可控制备BiVO4微晶。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、比表面测定仪和紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等技术,表征了水热反应前驱液的pH值(pH=1.5-9)对BiVO4的晶体结构、形貌、比表面积和光学性能的影响,并在可见光照射下考察了BiVO4样品对罗丹明B的光催化降解活性。结果表明,随着pH值的增大,所得产物由单斜晶系向单斜晶系与四方晶系的混晶转变,且形貌由多面体向多孔微球转变。当pH为5~7时,所制备的BiVO4样品具有独特的形貌、较大的比表面积和良好的多孔结构,表现出优越的光催化活性,对罗丹明B降解率可高达90.4%。。     

溶胶一凝胶法制备钒酸铋及其光催化性能研究

采用溶胶一凝胶法制备钒酸铋颗粒光催化剂,研究银掺杂、煅烧温度、煅烧时间对BiVO4晶型组成和催化活性的影响,用X射线衍射（XRD）、透射电镜进行表征,研究了BiVO4粉体在焙烧过程中的相转变,确定了煅烧温度、煅烧时间及掺杂比例;以甲基橙（MO）的可见光催化降解反应为探针,研究了催化剂的可见光催化性能,研究发现,当煅烧时间为4h,煅烧温度为500℃时,BiV04对甲基橙光催化效率可达约20％。银掺杂的BiVO4对基橙光催化效率可达约40％。     

pH值对水热合成钒酸铋及性能的影响

以硝酸铋和偏钒酸铵为无机源,NaOH为pH值调节剂,利用水热法制备了多种结构和形貌的BiVO4,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis DRS)等分析手段表征了其物化性质。结果表明前驱液的pH值对制得BiVO4产物的晶型和粒子形貌有很大影响。考察了BiVO4样品在可见光(λ>420nm)下降解罗丹明B的催化活性和总有机碳(TOC)浓度的变化,结果表明前驱液pH值为6.7时所得BiVO4具有最好的光催化活性,可见光催化4h后,罗丹明B的降解率达到95.3%。TOC值随着光解反应时间的延长而减小,表明罗丹明B发生了矿化。另外,对BiVO4光催化剂的晶型、形貌和性能之间的联系也进行了简单的探讨。     

新型Pt/BiVO4可见光活性光催化剂的制备和表征

以Bi(NO3)3NH4VO3和H2PtCl6为原料,采用浸渍法制备了新型复合光催化剂Pt/BiVO4,并利用XRD、SEM、XPS和DRS等手段对其进行了表征.结果表明: Pt/BiVO4光催化剂为单斜相结构,复合光催化剂在可见光区的吸收增强,吸收带边红移到了红光区.在λ>400nm的可见光照射下,以甲基橙的光催化降解为模型反应,研究了该新型光催化剂的光催化活性,结果发现t与纯BiVO4样品相比,Pt/BiVO4复合样品的光催化活性大幅提高.该新型光催化剂具有高活性的原因可能是PtCl4颗粒的光敏化作用造成的.     

金属复合氧化物BiVO4的制备及其光催化降解含酚废水的研究

以Bi(NO3)3.5H2O和NH4VO3为原料,采用水热法合成了金属复合氧化物BiVO4,并对其进行扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)以及N2的吸附-脱附表征,探讨了合成条件(温度、时间、pH值)对BiVO4的结构、晶型、形貌、孔性质等方面的影响。以苯酚水溶液为目标降解物,研究了在可见光照射作用下BiVO4的光催化性能,结果表明BiVO4具有良好的可见光催化活性。     

溶液浓度对低温水热制备BiVO4形貌及光催化性能的影响

采用低温水热法合成了一系列BiVO4样品,以XRD、SEM、UV-Vis DRS、BET等测试技术对样品的晶相结构、形貌、吸光性能以及比表面积等进行了表征,以MB染料分子模拟环境污染物,考察了样品的光催化性能。探讨了不同起始溶液浓度对样品的形貌及其光催化性能的影响。结果表明,水热反应中,起始溶液浓度对BiVO4样品的形貌和尺寸有很大影响,当起始溶液浓度为0.01mol/L时,所得样品呈"海藻头"形;浓度为0.05和0.1mol/L时,所得BiVO4均呈"鹅卵石"形;浓度为0.5mol/L时,所得BiVO4呈"土豆"形。光催化实验结果表明,"海藻头"和"鹅卵石"形BiVO4具有较高的光催化降解能力,光催化反应180min后,对MB溶液脱色率达到75%左右,而"土豆"形BiVO4仅达到45%。此外,对低温水热反应过程中BiVO4样品的形成机理进行了探讨。     

一种漂浮型粉煤灰漂珠负载Pt-BiVO4材料的制备及性能

以工业固体废弃物粉煤灰漂珠(FACs)为载体,采用金属有机沉积法联合光还原法制备了新颖的复合材料Pt-BiVO4/FACs。利用XRD、SEM、XPS和DRS等手段对材料进行了表征。结果表明:Pt主要以游离态分散在材料的表面;Pt-BiVO4为单斜相结构;复合材料在可见光区的吸收增强。在λ>400nm的可见光照射下,研究了所制备的材料光催化降解亚甲基蓝的效能。研究发现:同BiVO4、BiVO4/FACs样品相比,Pt-BiVO4/FACs样品的光催化活性大为提高,其中2wt.%Pt-BiVO4/FACs的复合材料显示了最高的光催化效能,其一级反应速率常数(k1)是BiVO4的6.6倍,是BiVO4/FACs的2.8倍。由于漂珠质轻中空的特性,该材料可漂浮于水面,既能充分吸收光能,又利于催化剂的回收和重复利用。     

不同晶型BiVO_4微球的制备及其对光催化性能的影响

以Bi（NO3）3、NH4VO3为原料,NaOH为pH调节剂,采用微波水热法在180℃制备了BiVO4微球,分析了不同煅烧温度对晶型、形貌的影响,并进一步探讨了BiVO4晶型与其光催化性能的关系。采用XRD、SEM和UV-Vis吸收光谱对产品进行了分析表征,并以光催化降解亚甲基蓝为模型反应研究BiVO4的光催化性能。结果表明所制备的BiVO4微球是四方相结构,球的直径在1～3μm之间,将其在500℃煅烧后发生晶型转变,600℃煅烧可得到纯单斜相BiVO4微球,且具有良好的可见光催化活性。而且,不同晶型的BiVO4影响亚甲基蓝的降解效果。     

N掺杂ZnIn_2S_4光催化剂的制备及可见光催化性能

采用水热法合成的ZnIn2S4作为前驱体,以尿素为氮源,制备了系列不同N掺杂量的N-ZnIn2S4光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)和X射线光电子能谱(XPS)分析技术对样品进行表征。考察了N掺杂量对催化剂的晶体结构和在可见光条件下催化降解亚甲基蓝(MB)性能的影响。结果表明,N的掺入能够影响催化剂的晶体结构和形貌,提高催化剂在可见光范围内的吸收强度。N-ZnIn2S4降解MB的活性比ZnIn2S4明显提高,并且具有良好的催化稳定性。同时分析了N掺杂ZnIn2S4光催化活性提高的机理。     

高可见光响应型单斜介孔BiVO4的合成与表征

利用纳米铸造法,以立方有序介孔分子筛MCM-48为硬模板,550℃成功制备了结晶良好的纯相单斜介孔BiVO4.采用XRD、TEM、BET及UV-Vis光谱分析对样品的结构进行了表征,结果表明:与水热法制备的大颗粒样品相比,"纳米铸造"介孔BiVO4的平均孔径为16.8nm,孔体积为0.1 cm2/g,比表面积高达22.9 m2/g,有效减少了光生电子和空穴复合的几率,在可见光范围内表现出优良的可见光催化活性,90min内对乙基黄原酸钾的光催化降解率高达78%.     

钒酸铋可见光催化材料的改性研究进展

环境污染和能源短缺是21世纪人类迫切需要解决的两大难题,太阳能取之不尽、用之不竭,如何利用太阳能治理环境污染以及缓解能源短缺问题成为人们关注的焦点.钒酸铋(BiVO4)因其低成本、无毒、光稳定性好、带隙较小、对可见光具有良好的响应等诸多优势,是一种非常有前景的太阳能驱动的半导体光催化剂,成为光催化领域研究的热点.在BiVO4的三种晶体类型中,单斜相BiVO4由于较小的带隙以及特殊的电子结构具有更高的可见光催化活性.但由于纯BiVO4能隙较窄,导致光生载流子极易快速复合,加之材料存在吸附性以及比表面积较小等缺陷,限制了其光催化活性的提高和实际应用.为了提高BiVO4的可见光催化活性,科研工作者主要从两个方面对BiVO4进行改性修饰,一方面从纯BiVO4入手,通过对BiVO4微/纳米结构的可控合成来提高材料的比表面积和吸附性以及对光生载流子的传导能力等;另一方面通过构筑复合材料,以促进光生电子-空穴对的分离,降低其复合概率,进一步拓宽可见光响应范围,提高材料的吸附性和稳定性等,这些研究已经取得了可喜的成果,目前BiVO4材料的光催化效率大幅提升.本文根据提高BiVO4光催化性能的方法不同对BiVO4可见光催化材料的研究进行了综述,主要包括BiVO4微/纳米结构的可控合成、贵金属沉积、元素掺杂、半导体复合以及BiVO4负载五种改性方法,重点介绍了材料在废水中有毒有机污染物降解、光解水制氢、CO2还原以及有机合成等方面的应用.最后针对该领域的研究现状展望了未来的发展方向,并指出了当前研究中亟待解决的问题,以期为开发稳定高效的BiVO4光催化材料提供参考.     

水热法制备Cu掺杂可见光催化剂BiVO4及其光催化性能研究

以Bi(NO3)3.5H2O、NH4VO3、Cu(NO3)2.3H2O为原料,采用水热法合成了Cu-BiVO4光催化剂,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外漫反射(UV-Vis)等测试手段对催化剂进行了表征.结果表明,提高前驱液pH值,可得到单斜晶系白钨矿型Cu-BiVO4光催化剂,BiVO4的晶型结构并未随着Cu掺入量的增加而改变.光催化剂中的Cu元素以CuO和Cu2O的形式存在.Cu的引入使可见光吸收带发生红移,吸收强度明显提高.可见光催化降解亚甲基蓝溶液的结果表明,Cu掺杂有利于提高BiVO4的活性.其中pH值为5.0、Cu掺入量为1.0wt%的BiVO4具有最好的光催化效果,可见光照射60 min后,对初始浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液的最高降解率由纯BiVO4的57.4%提高到97.8%.并对Cu掺入后光催化活性提高的机理进行了分析.     

Cu掺杂BiVO4微米片的水热合成和光催化性能

以Bi(NO3)3.5H2O、NaVO3和Cu(NO3)2.3H2O为原料并以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂通过水热法制备了Cu/BiVO4微米片晶体。采用XRD、XPS、SEM、HRTEM、UV-Vis、比表面积测试等对产品进行了表征。结果表明,2.0 g CTAB辅助水热法能够合成结晶度高且形貌规整的单斜白钨矿Cu/BiVO4微米片晶体,其长度为1.0～2.0μm,宽度为0.5～2.0μm,厚度在200～300 nm内。相比BiVO4颗粒,片状Cu/BiVO4样品的紫外–可见光吸收边发生了稍许红移,具有较小的能带隙。光催化结果说明,5.0wt%Cu/BiVO4微米片表现出最好的光催化活性,其速度常数k为5.89×10–2/min,可见光照射10 mg/L亚甲基蓝溶液60 min的光解率达100%。     

水热法合成单斜晶相BiVO4及其可见光催化活性研究

以Bi（NO3）3·5H2O和V2O5作为铋源和钒源,水热合成法成功合成出枝晶状m—BiVO4,采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱（FT—IR）和紫外一可见光谱（UV—Vis）等方法对样品进行了详细的理化性能表征,结果证明,合成的光催化剂是结晶良好的枝晶状m-BiVO4：m—BiVO4中心微米棒边缘光滑,粗细均匀,平均直径为500nm,长度范围为6—10μm;两侧分枝长度范围在5—8μm,平均直径为400nm。试验选用刚果红作为目标降解有机染料,研究m—BiVO4对其光降解活性,120min内刚果红的光降解率达到了90％。     

PTF敏化TiO_2中空微球的制备及可见光催化性能

分别以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球和9-苯基-2,3,7-三羟基-6-荧光酮(PTF)为模板和敏化剂,将水热法与浸渍法相结合,合成了一种新颖的染料敏化TiO2中空微球(PTF-h-TiO2)。通过SEM、FT-IR、XRD、UV-Vis DRS等技术对样品的结构形貌进行表征。以亚甲基蓝(MB)、氯霉素(CAP)为模型反应,分别考察了水热时间、水热温度、模板添加量和煅烧温度对h-TiO2光催化性能的影响,并评价了h-TiO2和PTFh-TiO2的紫外-可见光催化活性。结果表明,当模板添加量为5%(质量分数),水热时间6 h,水热温度120℃及煅烧温度500℃时,h-TiO2具有优异的紫外-可见光催化活性,由此制得的PTF-h-TiO2微球具有良好的可见光催化活性。在氙灯(150 W,400 nm)照射下,PTF-h-TiO2催化降解10 mg/L MB溶液,50 min,其降解率可达98.1%;降解20 mg/L CAP,120 min,其降解率达86.9%。