钼酸铋基异质结型光催化材料的研究进展

人类面临着能源短缺和环境污染两大难题,而光催化技术的发展对于这两大问题的解决具有重要意义。光催化技术的核心是光催化剂。在众多的光催化剂中,钼酸铋由于具有独特的钙钛片层状结构和优良的可见光催化性能,近年来引起了研究者的广泛关注。重点概述了钼酸铋基异质结光催化材料的构建方法和典型的钼酸铋基异质结体系,系统地归纳了各种钼酸铋基异质结型光催化材料的催化活性和应用领域,并对钼酸铋基异质结型光催化材料的发展方向进行了展望。     

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。     

磷钼酸铋光催化降解亚甲基蓝

采用微波固相法,以硝酸铋、钼酸铵、磷酸二氢铵为原料合成了磷钼酸铋,用FT-IR、XRD、PL等对磷钼酸铋的结构和电子-空穴对的复合性能进行表征。在紫外光下降解亚甲基蓝为研究对象,考查磷钼酸铋光催化剂的光照时间、催化剂用量、亚甲基蓝初始浓度、亚甲基蓝初始酸度等因素对亚甲基蓝降解的影响。实验结果表明:合成的磷钼酸铋具有Keggin结构,通过降低光生电子和空穴的复合几率,提高催化剂的光催化活性。在紫外光照射时间60min,催化剂用量为0.6g,亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L,溶液的pH值为5时,亚甲基蓝降解率可达98.4%。     

Bi_2MoO_6和Bi_2WO_6材料的合成和光催化性能研究

本课题利用水热法一步合成了钼酸铋(Bi_2Mo O_6)和钨酸铋(Bi_2WO_6)两种半导体光催化剂。借助红外光谱(IR)、X射线衍射光谱(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相结构、表面结构进行了表征。以罗丹明B为目标降解物,借助太阳光为光源,研究了两种催化剂材料在不同光催化时间下对有机染料的光催化性能影响。结果表明,纳米片结构的Bi_2WO_6对有机染料的降解综合性能要优越于纳米线团簇结构的Bi_2Mo O_6材料,尤其是Bi_2WO_6催化剂对罗丹明B染料的降解度在光催化5小时后可以达到80%。     

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。     

不同金属离子掺杂的含氧酸铋盐的制备及其光催化性能的研究

采用水热法制备了一系列金属离子掺杂的钨酸铋、钼酸铋、磷钼酸铋等含氧酸铋盐光催化材料,评价其在可见光下降解有机染料的光催化性能。详细考察了掺杂金属离子种类、掺杂量及有机染料种类对其光催化性能的影响。结果表明,0.5%Fe/Bi_2WO_6对罗丹明B的降解率最好,可达到98.3%。     

水热法制备钼酸铁及其类芬顿催化性能研究

由过氧化氢与Fe²⁺构成的类芬顿催化技术被广泛用于降解水中的有机污染物。采用水热法合成钼酸铁微纳米材料,对所得产品进行了XRD、SEM、FT-IR表征测试,分析pH值、反应温度、反应时间等反应条件对钼酸铁结构、形貌产生的影响,研究所得钼酸铁产品构成的类芬顿体系对亚甲基蓝染料废水的光催化降解性能,50 min催化降解率近98%。     

光催化降解水环境中有机污染物的研究进展

近年来,由于抗生素、苯酚类和染料等有机污染物的滥用和随意排放,水环境的污染问题日益严重。光催化作为一种高级的氧化技术,目前被认为是最有前途的绿色环保技术,在有机污染物的降解研究中发挥着重要的作用。本文首先概述了光催化降解有机污染物的基本原理;其次,从光催化降解有机污染物水环境影响因素分析p H值、浓度、光催化剂量以及光催化剂吸附能力对光催化性能的影响;此外,系统地阐述了光催化降解有机污染物的研究进展,包括：光催化材料、光催化材料表征手段和光催化材料修饰策略;最后,对光催化降解有机污染物的研究进行了总结和展望。     

钨酸铋纳米片光催化剂的制备以及四环素类抗生素降解性能研究

以偏钨酸铵以及五水合硝酸铋为原料,采用水热合成法获得了钨酸铋光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法研究了该光催化材料的结构、表面特征。以兽药用四环素水溶液作为目标溶液,在可见光照射的条件下,探究了钨酸铋对四环素水溶液的光催化降解性能。实验结果表明,制备的钨酸铋为薄片状的纳米结构,比表面积大,为光催化提供了大量的活性位点。在2h的可见光辐射下,投放量为200mg/L的钨酸铋对浓度为30mg/L四环素水溶液的光催化降解率达80%,该光催化降解反应为动力学一级反应。另外,多次回收钨酸铋重复实验结果显示钨酸铋的催化效率没有明显下降,钨酸铋对四环素的光降解有优异的催化效果,并具有较高的回用价值。     

碳酸氧铋光催化剂的研究进展

光催化技术是一种将太阳能转化为化学能的绿色技术,在污染治理和能源生产方面有广阔的应用前景。近几年,碳酸氧铋光催化剂因其优异的光催化性能受到广泛关注,但因其只对紫外光具有响应和回收利用困难等问题限制了在实际生产中的应用。对碳酸氧铋进行形貌控制和改性能有效改善其光催化性能,介绍零维、一维、二维和三维结构的碳酸氧铋光催化剂的研究现状,指出三维结构的碳酸氧铋展现更佳的光催化性能。综述了采用掺杂、金属沉积和构建异质结方式对碳酸氧铋进行改性所取得的进展,提出碳酸氧铋光催化剂在降解机理、降解对象和降解环境等方面需不断努力深入研究。     

可见光激发Bi2MoO6活化PMS降解盐酸四环素

为了利用半导体光催化和硫酸根自由基高级氧化技术协同作用处理抗生素废水,采用溶剂热法制备三维结构的钼酸铋(Bi₂MoO₆)微球,并在可见光照射下激发Bi₂MoO₆进而活化过一硫酸氢盐(PMS)处理含盐酸四环素(TC)废水。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对样品形貌特征、晶格结构、光学性能进行表征。结果表明,Bi₂MoO₆纳米片组成的三维微球具有良好的吸附和可见光催化降解TC能力,活化PMS协同作用可以进一步提高系统降解TC的效率。通过静态实验,考察催化剂使用量、PMS初始浓度、环境共存阴离子(Cl^-、CO^2-₃、NO^-₃)和腐殖酸(HA)对可见光激发Bi₂MoO₆活化PMS降解TC性能的影响。自由基捕获实验表明,·OH、SO^-₄·、O^-₂·和h⁺等活性基团在可见光激发Bi₂MoO₆活化PMS催化降解TC过程中都做出了贡献。     

Bi2MoO6@CQDs/TiO2纳米管阵列的制备与光电催化性能

为提高TiO₂的可见光光电催化活性,本文用Bi₂MoO₆和碳量子点(CQDs)对TiO₂纳米管阵列(TNA)进行了改性。以CQDs、Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂MoO₄为原料,通过简单的溶剂热法,在TNA中沉积了CQDs和Bi₂MoO₆,成功制备了新型Bi₂MoO₆@CQDs/TNA。扫描电镜(SEM)和元素mapping分析结果表明,CQDs和Bi₂MoO₆成功涂覆在TNA管壁上。通过在可见光下降解甲基橙(MO)溶液,评价了所制备的光催化剂的光电催化性能。结果显示,经3 h的光电催化降解,Bi₂MoO₆@CQDs/TNA对MO的去除率比Bi₂MoO₆/TNA高32%。CQDs优异的上转换光致发光(UCPL)性能促进了TiO₂在可见光下被激发产生光生载流子,同时Bi₂MoO₆与TiO₂的耦合抑制了光生载流子的复合,从而提高了Bi₂MoO₆@CQDs/TNA的光电催化活性。     

g-C3N4/Bi2MoO6复合光催化剂的制备及性能研究

结合热缩聚法和水热法制备了g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合光催化剂,利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、氮气吸附-脱附曲线、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致发光光谱（PL）等分析测试技术对材料的结构和性能进行了表征,研究了材料光催化降解罗丹明B（RhB）的效果。结果表明,与纯Bi₂MoO₆相比,g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合材料提高了对可见光的吸收能力,减小了带隙宽度,在可见光激发下提高了降解RhB的光催化活性。其中,5% g-C₃N₄/Bi₂MoO₆复合材料对RhB的降解率最高,在可见光照射180 min对RhB的降解率为93%;而同样条件下Bi₂MoO₆对RhB的降解率为58%。重复性实验表明,复合材料在RhB光降解过程中是稳定的,具有较好的应用潜力。     

碳量子点修饰Bi2MoO6复合电极的制备及光电催化性能研究

为改善Bi₂MoO₆电极的光吸收与表面光生载流子的迁移能力，提升其在可见光下对水体中有机物的催化降解性能，通过溶剂热、煅烧与吸附过程对Bi₂MoO₆电极进行了表面碳量子点修饰，并将其应用于光电催化系统中，通过多种物理表征与实验测试探究了CQDs修饰与光电催化偏压对改善Bi₂MoO₆催化性能的影响。结果显示，CQDs均匀分散在Bi₂MoO₆表面，2者复合作用良好，CQDs/Bi₂MoO₆复合电极具有更强的可见光利用能力与表面载流子迁移能力，其中实验制得的15-CQDs/Bi₂MoO₆电极具有最高的催化降解活性，在可见光下2 h内对亚甲基蓝的降解率最高可达82.7%，相比于Bi₂MoO₆单体电极16.0%的降解率有了明显的提升，且具有较好的循环稳定性。     

丁烯氧化脱氢钼铋系催化剂:晶相之间的协同效应

钼铋系催化剂以其优良的性能一直以来都是丁烯氧化脱氢研究和应用的热点。本文简述了已有研究中对钼铋系催化剂及改性后的多组分催化剂的晶相结构及其与反应性能间关系的研究进展。指出在钼铋催化剂中,有较多晶格缺陷的α-Bi₂(MoO₄)₃提供吸附位,氧流动性较强的γ-Bi₂MoO₆提供晶格氧,二者的协同作用提高了催化剂的活性。而在改性后的多组分钼铋系催化剂中,添加的组分与钼铋元素结合生成新的晶相,产生了更多的晶格缺陷及氧供体,从而提升了催化性能。对于钼铋系催化剂进一步改进的方向,本文认为在添加组分的方法基础上,还可以从催化剂表面结构方面入手,进行进一步的深入探究。     

Piezocatalytic performance of Fe2O3−Bi2MoO6 catalyst for dye degradation

A Fe₂O₃−Bi₂MoO₆ heterojunction was synthesized via a hydrothermal method. Scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, energy-dispersive X-ray, powder X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy and ultra-violet−visible near-infrared spectrometry were performed to measure the structures, morphologies and optical properties of the as-prepared samples. The various factors that affected the piezocatalytic property of composite catalyst were studied. The highest rhodamine B degradation rate of 96.6% was attained on the 3% Fe₂O₃−Bi₂MoO₆ composite catalyst under 60 min of ultrasonic vibration. The good piezocatalytic activity was ascribed to the formation of a hierarchical flower-shaped microsphere structure and the heterostructure between Fe₂O₃ and Bi₂MoO₆, which effectively separated the ultrasound-induced electron–hole pairs and suppressed their recombination. Furthermore, a potential piezoelectric catalytic dye degradation mechanism of the Fe₂O₃−Bi₂MoO₆ catalyst was proposed based on the band potential and quenching effect of radical scavengers. The results demonstrated the potential of using Fe₂O₃−Bi₂MoO₆ nanocomposites in piezocatalytic applications.     

Ternary Ni2P/Bi2MoO6/g-C3N4 composite with Z-scheme electron transfer path for enhanced removal broad-spectrum antibiotics by the synergistic effect of adsorption and photocatalysis

Constructing the stable, low-cost, efficient, and highly adaptable visible light-driven photocatalyst to implement the synergistic effect of photocatalysis and adsorption has been excavated a promising strategy to deal with antibiotic pollution in water bodies. Herein, a novel 3D ternary Z-scheme heterojunction photocatalyst Ni₂P/Bi₂MoO₆/g-C₃N₄ (Ni₂P/BMO/CN) was fabricated by a simple solvothermal method in which the broad spectrum antibiotics (mainly tetracyclines and supplemented by quinolones) were used as target pollution sources to evaluate its adsorption and photocatalytic performance. Notably, the Z-scheme composite significantly exhibit the enhancement for degradation efficiency of tetracycline and other antibiotic by using Ni₂P nanoparticles as electron conductor. Active species capture experiment and electron spin resonance (ESR) technology reveal the mechanism of Z-scheme Ni₂P/BMO/CN photocatalytic reaction in detail. In addition, based on the identification of intermediates by liquid chromatography–mass spectroscopy (LC–MS), the possible photocatalytic degradation pathways of TC were proposed.     

铋基半导体复合二氧化钛光催化研究进展

光催化因绿色环保、可利用丰富的太阳能被广泛应用于环境污染治理和能源开发领域。二氧化钛作为典型的半导体光催化剂,因制备简易、价格低廉、对环境友好而一直备受关注。然而其较宽的禁带宽度、光生载流子易复合等缺点限制了其广泛应用,解决这些缺陷成为目前的主要工作。铋基半导体材料由于较为特殊的结构、带隙能较低、在可见光下有较高的光催化活性而近年来被关注。铋基半导体复合二氧化钛,能够突破二氧化钛固有的缺陷,从而进一步提高其复合体系的可见光光催化活性。介绍了二氧化钛的结构和催化原理,在此基础上着重综述了几种典型的铋基半导体复合二氧化钛纳米材料的制备方法、可见光催化原理以及应用。     

LASER RAMAN SPECTROSCOPY OF PRECIPITATES: APPLICATIONS IN CATALYSIS

Precipitates are important precursors in the preparation of catalysts, pigments, fillers, and other metal oxides and sulfides. Despite the extensive investigations of these colloidal systems, the mechanism of precipitate formation and particle growth remains unclear. The processes involved during precipitation are complex and are sensitive to many environmental factors. The solutions of the metal salts used in the precipitation also may be complex, particularly for mutli-valent ions. Precipitate solutions are extremely difficult to characterize in situ with most spectroscopic techniques. The use of Raman spectroscopy is highly advantageous since precipitates may be examined in aqueous solution without interference from the presence of water.

A series of bismuth molybdate selective oxidation catalysts were characterized during preparation using in situ Raman spectroscopy. Spectra were recorded during the precipitation and aging of stoichiometric γ-Bi₂MoO₆ and Bi₂Mo₃O₁₂ catalysts. The formation of these phases was related to the slate of aggregation of molybdenum and bismuth species. Various techniques were used to obtain the Raman spectra of the precipitates, which are briefly described.     

The synergy effect between gamma and beta phase of bismuth molybdate catalysts: Is there any relation between conductivity and catalytic activity?

This work aims to clarify the postulate that the catalytic activity of bismuth molybdates (β-Bi₂Mo₂O₉ and γ-Bi₂MoO₆) and their mixtures is related to their conductivity. Mixtures of these pure bismuth molybdate phases have been recognized to possess high catalytic activities owing to the synergy effect. Pure bismuth molybdate phases and their mixtures were synthesized using sol–gel method. This method has been considered as one of the best methods to result in stoichiometric bismuth molybdate products. Conductivities of these samples were recorded at the catalytic reaction temperature (300–450 °C). The comparison of the measured conductivities allows us to conclude that the high number of active sites to abstract the -hydrogen is more important factor than the influence of conductivity in the mechanism of the selective oxidation of propylene.