太阳光活性Ce/Bi2O3生物质模板法制备及其光催化性能

以竹纤维为生物模板制备了太阳光活性的Ce掺杂Bi_2O_3催化剂。利用X射线衍射、热失重和扫描电子显微镜等方法对样品的形貌、结构和组成进行表征。以亚甲基蓝为目标污染物,探究了浸渍时间和Ce掺杂摩尔分数对Ce/Bi_2O_3在太阳光作用下光催化性能的影响。结果表明:Ce/Bi_2O_3保留了竹纤维的纤维形貌;浸渍2h制备的前驱物于马弗炉中600℃焙烧2h获得的含Ce摩尔分数为1.0%的Ce/Bi_2O_3复合材料,经太阳光照射450min后对100mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝的降解率为87.14%,且催化剂的重复使用性良好。     

Ce掺杂ZnO复合中空材料的制备及其光催化性能

以乙酸锌[Zn(CH_3COO)_2·2H_2O]、硝酸铈[Ce(NO_3)_3]为原料,脱脂棉为模板,采用浸渍-热转化法制备出一系列铈(Ce)掺杂量不同的氧化锌(ZnO)复合中空材料,利用SEM、TG、XRD对Ce/ZnO进行表征。借助罗丹明B的脱色降解作为模板反应,考察煅烧温度和Ce掺杂量对Ce/ZnO光催化性能的影响。结果表明:700℃煅烧3h制得的Ce掺杂量为1%的Ce/ZnO复合中空材料对罗丹明B的降解效果最佳,紫外灯照射2h可使罗丹明B溶液的降解率达到100%。     

Bi_2O_3-ZnO复合材料的制备及其性能

以Bi_2O_3纳米棒为前驱体,通过溶剂热法合成了一维Bi_2O_3-ZnO复合材料光催化剂。XRD物相分析,复合材料光催化剂为六方纤锌矿结构的ZnO和四角形结构的Bi_2O_3;SEM形貌观察,复合材料光催化剂为棒状Bi_2O_3,平均直径为(450±50)nm,长度为(5±1)μm,以及少量的ZnO纳米粒/片生长在Bi_2O_3的表面。在可见光照射下,分别以纯的Bi_2O_3、ZnO和Bi_2O_3-ZnO为光催化剂,通过降解染料亚甲基蓝(MB)和苯酚进行光催化性能研究。     

基于酵母的钨酸铋空心微球制备及其光催化降解盐酸四环素性能

以酵母细胞为模板,Na_2WO_4·2H_2O和Bi(NO_3)_3·5H_2O为原料,采用生物模板法制备了钨酸铋(Bi_2WO_6)空心微球。运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG-DTA)等技术对样品进行了结构与形貌表征,并以盐酸四环素为目标污染物,考察了Bi_2WO_6空心微球的光催化活性。结果表明:所制得的Bi_2WO_6空心微球系正交相Bi_2WO_6,直径约为2μm,颗粒形貌一致,较好的保持了酵母细胞椭圆形的形貌,在可见光区有吸收。在氙灯照射下,Bi_2WO_6空心微球对盐酸四环素的光催化效果显著,催化剂用量及溶液的pH值对四环素的降解率有影响,当催化剂浓度为1.0g/L,溶液pH值为3时,Bi_2WO空心微球对20mg/L的四环素光催化降解率可达95%以上。     

Sr_6Bi_2O_9的制备及其可见光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Sr(NO_3)_2为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Sr_6Bi_2O_9光催化剂。使用X射线衍射(XRD)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis DRS)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等对Sr_6Bi_2O_9催化剂的结构进行了表征。Sr_6Bi_2O_9样品的光催化性能是通过在可见光下(λ≥400nm)光催化降解直接耐酸大红(4BS)溶液来评估。实验结果表明,经过800℃焙烧处理的Sr_6Bi_2O_9光催化剂对模拟印染废水4BS显示出优异的降解性能,60min内对4BS的去除率高达98%。此外,研究了反应条件如有机物初始浓度、Sr_6Bi_2O_9投加量、溶液pH值对催化剂的光催化活性的影响。并进一步通过紫外-可见光谱分析结果验证了光催化剂对4BS的降解机理。     

Fe(Ⅲ)/rGO/Bi_2MoO_6复合光催化剂制备及光催化芬顿协同降解苯酚

光催化–芬顿技术耦合可高效降解有机污染物。本研究采用溶剂热法制备了Fe(Ⅲ)掺杂rGO/Bi_2Mo O_6复合催化剂(Fe(Ⅲ)/rGO/Bi_2Mo O_6),通过外加H_2O_2构建了光催化–芬顿协同体系,可见光照射3 h后对苯酚的降解率(82%)远高于单独光催化(18%)或芬顿反应(48%),进一步优化条件对苯酚可实现完全降解。这主要是通过Fe得失电子实现价态的转变,并以此作为桥梁实现光催化–芬顿的协同作用。同时石墨烯的优异导电性能不仅克服了光催化中光生电子空穴难以分离的问题,而且促进了Fe~(3+)/Fe~(2+)的循环反应,促使芬顿反应产生更多的羟基自由基(·OH),进一步提高了苯酚的降解效率。实验考察了Fe(Ⅲ)含量、催化剂投加量、H_2O_2含量以及p H等因素对协同降解效果的影响。淬灭实验证明·OH是协同降解体系中最主要的活性物种,·O_2~–和h~+对降解活性也会产生一定的影响,结合实验结果提出了Fe(Ⅲ)/rGO/Bi_2Mo O_6光催化–芬顿协同降解苯酚的机理。     

稀土离子La~(3+)掺杂花形状Bi_2O_3的制备及光催化活性研究

以硝酸铋和硝酸镧为原料,采用水热法制备了形貌可控的花形状Bi_2O_3和La~(3+)掺杂Bi_2O_3光催化剂,利用X射线衍射、透射电镜、能谱、N2吸附-脱附和紫外-可见近红外光谱法等方法对材料的结构和形貌进行表征。通过紫外-可见吸收光谱法研究了催化剂对罗丹明B(RhB)光催化降解效率。结果表明:样品具有可控形貌的花形状结构及较窄的孔径分布(3.624nm),当稀土离子La~(3+)掺杂到花形状Bi_2O_3后,不仅是原Bi_2O_3的花形结构没有破坏,而且光吸收范围拓展到600nm左右。利用模拟太阳光(氙灯,350W,λ420nm)光源,对RhB进行光催化降解时,产生了良好光催化活性,其光催化活性明显高于纯Bi_2O_3纳米颗粒和花形状Bi_2O_3,光照180min后,降解效率达到99.1%以上。     

不同晶相Bi_2O_3粉体的制备与表征

以Bi(NO_3)_3·5H_2O为主要原材料,利用共沉淀法制备α、β、γ3种不同晶相的Bi_2O_3粉末。利用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计对样品进行表征,结果表明:制备的α-Bi_2O_3粉末为长条状颗粒,β-Bi_2O_3粉末为不规则颗粒状,γ-Bi_2O_3粉末呈现为四面体颗粒。以质量浓度为10 mg/L的罗丹明B溶液为降解目标,考查不同晶相Bi_2O_3对罗丹明B的光催化降解性能,发现γ-Bi_2O_3粉末的光催化性能最佳,降解效率可达62. 5%。利用第一性原理对α、β、γ3种晶相Bi_2O_3的能带结构进行计算,计算结果表明:3种晶相Bi_2O_3的导带均主要由O 2p轨道构成,价带主要由Bi 6p轨道构成。光催化过程中,电子可从价带跃迁到导带参与化学反应,从而使罗丹明B溶液发生降解。     

V_2O_5掺杂Bi_2WO_6微纳米纤维的静电纺丝制备及光催化性能

以柠檬酸铋铵[Bi(NH_3)_2C_6H_7O_7·H_2O]、仲钨酸铵(H_(42)N_(10)O_(42)W_(12))、偏钒酸铵(NH_4VO_3)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,采用静电纺丝法成功制备前驱体PVP/Bi_2W_(1-x)V_xO_(6-δ)纤维毡,通过缓慢控温处理制得Bi_2W_(1-x)V_xO_(6-δ)微纳米纤维。采用X射线衍射光谱(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品进行了表征。以亚甲基蓝(MB)光降解为模型反应,研究Bi_2W_(1-x)V_xO_(6-δ)样品光催化性能。结果表明,所有掺杂V_2O_5的样品光催化活性均高于纯Bi_2WO_6样品。其中VO_(2.5)掺杂量为3%(原子分数)时光催化效果最好,可见光下120 min内对初始浓度为10mg/L的MB溶液的降解率可达到86.9%,较纯Bi_2WO_6样品提高15%。     

Ag/ZnO复合中空材料的制备及光催化降解罗丹明B

以脱脂棉纤维为模板,二水醋酸锌和硝酸银为原料,利用模板法制备了Ag/ZnO复合材料,通过SEM、FT-IR、XRD技术对样品形貌和结构进行了分析。在紫外灯照射下,以罗丹明B染料溶液为目标降解物,探究了浸泡时间和Ag掺杂量对Ag/ZnO复合材料催化性能的影响。实验结果表明,复合材料保持了模板物的纤维形貌,呈中空结构;浸泡时间和Ag掺杂量对Ag/ZnO复合材料的催化性能影响显著。模板物浸泡2h后于700℃煅烧2h制备的Ag掺杂为1.0%(mol,摩尔百分含量)的Ag/ZnO复合材料对100mL 10mg/L罗丹明B的降解率高达99%,且具有良好的重复使性能。     

MWNTs/Fe_2O_3的光催化性能及机理分析

以多壁碳纳米管(MWNTs)、氨水(NH_3·H_2O)和九水合硝酸铁[Fe(NO_3)_3·9H_2O]为原料,采用共沉淀法得到前驱体,经高温煅烧制得MWNTs/Fe_2O_3,利用XRD、TEM、UV-Vis和FT-IR等对其结构特性进行分析。以偏二甲肼废水为目标降解物评价了MWNTs/Fe_2O_3的光催化活性,并对光催化机理进行了分析。结果表明,MWNTs的引入可以改变氧化铁(Fe_2O_3)的晶型,同时使Fe_2O_3的粒径减小,并增加催化剂的吸附能力。另外,Fe—O—C化学键的形成使Fe_2O_3和MWNTs之间形成联合电子系统,有利于电子转移,电子-空穴对复合率有效降低。羟基自由基在MWNTs/Fe_2O_3光催化降解偏二甲肼过程中起主要作用。当pH值为7,MWNTs/Fe_2O_3用量为1.0g/L,光催化降解120min,对20mg/L的偏二甲肼的降解率可达98.1%,比相同条件下二氧化钛(TiO_2)的降解率高39.2%。     

棉花纤维素模板制备微/纳米ZnO及光催化应用研究

以棉花纤维素为模板,Zn(CH_3COO)_2·9H_2O为原料,经高温煅烧制得具有纤维素管状结构的ZnO微/纳米材料。通过调整煅烧温度,优化了催化剂的制备工艺。运用XRD、SEM、FT-IR和UV-Vis DRS对催化剂样品进行结构表征,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了该ZnO光催化剂在紫外光照下,不同制备温度对材料光催化性能的影响。研究表明,煅烧温度850℃的样品光催化活性最佳,反应60min对MB的降解率达97%。经过4段循环,光降解率仍维持在86%以上,表明此微/纳米ZnO是一种有效稳定的光催化剂。     

铋基金属有机骨架合成多孔炭负载Bi_2O_3/Bi三元可见光催化剂用于高效去除水中有机污染物（英文）

利用高温碳化铋基金属有机骨架CAU-17(Bi)得到一系列不同炭化温度的多孔炭负载Bi_2O_3/Bi三元可见光催化材料(Bi_2O_3/Bi/PC),并对材料进行了详细的鉴定和表征。随后,通过在可见光下降解水中罗丹明B染料研究材料的光催化性能。结果表明,通过改变炭化温度可以调节三元光催化材料中的Bi_2O_3与Bi的比例。在炭化温度为800℃时,Bi_2O_3/Bi/PC表现出最高的光催化活性。同时,在降解罗丹明B的过程中,材料的3个组分表现出良好的协同效应,并且光催化材料在较宽的pH范围内均表现出良好的光催化活性。在光催化过程中,空穴和超氧自由基作为主要的活性物种主导污染物的降解。本研究通过高温炭化将金属有机骨架直接转化为三元光催化材料,为可用于高效降解水中有机污染物的可见光催化材料的设计与合成提供了新思路。     

α-SiW11Cu/PANI/ZnO复合催化剂的制备及光催化降解孔雀石绿研究

以铜取代杂多酸盐α-SiW_(11)Cu为活性组分,制备了α-SiW_(11)Cu/聚苯胺(PANI)/ZnO三元复合催化剂,采用傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜表征了其结构,并以模拟污染物孔雀石绿的光催化降解评价了α-SiW_(11)Cu/PANI/ZnO的光催化性能。结果表明:在30W紫外灯照射下,当孔雀石绿溶液pH=3,孔雀石绿初始质量浓度为10mg/L,复合催化剂投加量为20mg/L,照射时间为200min时,脱色率可达83.78%。光催化降解孔雀石绿过程符合一级动力学方程,一级方程表观反应速率常数为0.00917min~(-1)。     

可磁回收的CoFe_2O_4@RGO@TiO_2催化剂制备及掺杂改性研究

采用蒸汽热法制得硫(S)、氮(N)共掺杂铁酸钴(CoFe_2O_4)、氧化石墨烯(GO)、二氧化钛(TiO_2)(CoFe_2O_4@RGO@TiO_2-S/N)催化剂,研究了GO、钛酸四丁酯(TBOT)的用量、反应时间与温度以及S、N掺杂量等对催化剂光催化性能的影响。研究结果表明,在CoFe_2O_4∶GO的质量配合比为5∶1、TBOT∶水(H_2O)的体积配合比为1∶25、S∶N的摩尔配合比为1∶2、180℃反应36h条件下,制得的CoFe_2O_4@RGO@TiO_2-S/N在紫外光照射2h和可见光照射6h对甲基橙(MO)的降解率均达到100%。催化剂磁分离回收循环使用5次后,在紫外光和可见光条件下对MO的降解率仍能达到96.1%和93.1%。该催化剂不仅具备优异的紫外光和可见光光催化活性,还可回收再利用。     

N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,尿素为N源,电气石为载体,采用超声辅助溶胶-凝胶法制备N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD,FT-IR,UV-Vis DRS,SEM,EDS等测试技术对复合材料的结构和性能进行表征。分别考察煅烧温度、掺N量、电气石添加量、催化体系等因素对复合材料光催化性能的影响。结果表明:在煅烧温度为500℃,N掺杂量为5%(摩尔分数),电气石添加量为10%(质量分数),催化剂用量为3g/L,500W紫外灯照射条件下,N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料光催化降解TNT(10mg/L)的效果最佳,且具有良好的再生利用性能。     

均匀沉淀法制备ZnO、Fe/ZnO光催化剂

以六水合硝酸锌、九水合硝酸铁和CO(NH2)2为原料,采用均匀沉淀法并且改变实验条件制备了纯纳米ZnO和纳米Fe/ZnO光催化剂。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所有样品进行表征,并对部分样品进行了X射线能谱分析仪(EDS)测试。结果显示所有样品均为六方纤锌矿结构。此外,所有样品均由小颗粒聚集在一起而形成了形状、大小各不相同的团聚物或颗粒膜。而且随煅烧温度和Fe掺杂浓度的改变,Fe/ZnO样品的晶粒尺寸和表面形貌也随之变化。以甲基橙溶液作为污染物,在高压汞灯的照射下进行了光降解实验,实验结果表明:Fe掺杂Fe/ZnO样品的光催化性能相较纯纳米ZnO样品得到了改善。当Fe掺杂量为1.5%时Fe/ZnO样品的光催化性能最好;另外,适当煅烧温度也使Fe/ZnO样品的光催化活性得到了提升,其中最适煅烧温度为500℃。无论是Fe的掺杂浓度还是煅烧温度,适当的Fe的掺杂浓度和煅烧温度都有利于改善Fe/ZnO样品光催化剂的性能。     

合成条件对Bi_2MoO_6/ZnO纳米复合材料光催化性能的影响

采用水热法在不同的反应温度、反应时间和不同pH值条件下原位合成纳米Bi_2MoO_6/ZnO复合材料,使用XRD,SEM分析了产物的相结构与微观相貌,通过Bi_2MoO_6/ZnO光催化降解亚甲基蓝溶液,分析复合物的光催化性能。研究结果表明,在pH=6、反应温度为160℃、反应时间为12 h的条件下,可以得到结晶度较高的Bi_2MoO_6/ZnO纳米复合材料,且在可见光照射条件下90 min,对亚甲基蓝的降解率最大达到97.6%。Bi_2MoO_6/ZnO纳米复合材料在光降解领域具有潜在应用价值。     

铈掺杂氧化锌的制备及发光性能研究

以Ce(NO_3)_3·6H_2O、Zn(NO_3)_2·6H_2O和NaOH为原料通过沉淀法制备了一系列Ce掺杂氧化锌(ZnO)材料,研究了Ce掺杂量、煅烧温度和煅烧时间对ZnO发光性能的影响。并用X射线衍射仪和荧光分光光度计对ZnO材料进行表征。结果表明:ZnO与Ce掺杂ZnO的结晶度均较高,Ce的掺杂没有改变ZnO的晶体结构。在煅烧温度为500℃,煅烧时间为2h,Ce掺杂量(摩尔分数)为2%时ZnO的发光性能最佳。Ce掺杂ZnO材料被波长为350nm的光有效激发,在波长为510nm附近的绿光处出现最强发射峰。     

铝、钇共掺片状氧化锌的制备及其光催化性能

用氯化锌、氢氧化钠、九水合硝酸铝和六水合硝酸钇为原料,并采用低温水浴法制备了铝、钇共掺的片状氧化锌,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-Vis)等方法对Al-Y/ZnO进行表征;利用亚甲基蓝溶液(MB)作为有色污染物,研究了片状氧化锌中不同掺杂量的Al和Y元素对其光催化性能的影响。结果表明,当Al的掺杂量为3%,Y的掺杂量为3%时,ZnO的表面状态得到了明显改善,生成更多的羟基自由基;同时增加光生电子空穴对的浓度,显著提高ZnO的光催化性能;经过1 h紫外汞灯照射,其降解率达到94.63%;且经过5次循环使用后,3%Al-3%Y/ZnO的降解率依旧能达到85%以上,具有良好的光催化性能和循环稳定性。