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。      

基底表面缺陷对TiO2/Bi2WO6复合材料微观结构和光催化性能的影响

TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料是可见光响应光催化活性最高的物质之一，其界面结构和微观形貌是影响光催化性能的重要因素。但是，如何可控“裁剪”TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料的界面结构与微观形貌仍面临巨大的挑战。本文采用缺陷诱导可控合成TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料，研究了TiO₂基底表面缺陷尺寸、分布密度等对TiO₂/Bi₂WO₆复合材料微观结构和光催化性能的影响。结果表明：热腐蚀合成温度、腐蚀时间是影响Ti_O2纳米带基底表面缺陷尺寸和分布的关键因素。TiO₂纳米带基底表面的缺陷尺寸为26 nm，缺陷分布密度为12个/μm²，有利于合成界面结合良好的TiO₂/Bi₂WO_6<...     

凹凸棒/Bi2WO6光催化复合材料的制备及性能

由于Bi₂WO₆半导体具有无毒、强氧化性、强可见光响应等特点,呈现出优异的光催化活性。然而,Bi₂WO₆具有比表面小和吸附能力差的缺点限制了其实际应用。利用凹凸棒黏土的强吸附性,通过调节水热反应温度和时间、凹凸棒黏土与Bi₂WO₆的质量比及前驱体溶液的pH值等条件制备凹凸棒/Bi₂WO₆光催化复合材料,并对其进行XRD、SEM、N₂吸附-解吸和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）等表征测试。研究表明,在180℃水热反应18 h、凹凸棒黏土与Bi₂WO₆的质量比为6%、凹凸棒/Bi₂WO₆光催化复合材料前驱体溶液的初始pH=1时,凹凸棒/Bi₂WO₆光催化复合材料具有3D纳米球状分层结构,且在可见光下对罗丹明B具有较好的光催化性能。      

TiO2/Bi2WO6复合光催化剂的制备及光催化性能研究

TiO₂/Bi₂WO₆异质结是当前最具潜力的一种可见光响应半导体光催化剂。以富含缺陷的TiO2纳米带为基体,采用水热法,诱导Bi2WO6在基体缺陷位点进行异质生长,从而合成具有异质结构的TiO₂/Bi₂WO₆复合材料。利用XRD、SEM、UV-Vis等技术,分析了基体表面缺陷、Bi2WO6负载量对TiO₂/Bi₂WO₆复合材料微观结构和性能的影响。结果表明,在基体表面引入缺陷,可以使TiO₂/Bi₂WO₆复合材料在可见光下对有机污染物Rh B的降解速率提高约50%。Bi2WO6负载量为0.12时的TiO₂/Bi₂WO₆复合材料,在可见光下,辐照6 min后对Rh B的降解率达99.3%,辐照30 min后对MB的降解率达99.7%,辐照15 min后对TC-HCl的降解率达87.7%。     

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。     

S型异质结Bi4O5Br2/CeO2的制备及其光催化CO2还原性能

光催化CO₂还原技术的关键是开发高效光催化剂,而构建具有紧密界面结构的异质结是增强界面电荷转移,实现高效光催化活性的有效途径。本研究采用静电纺丝技术结合水热法,将Bi₄O₅Br₂纳米片镶嵌在CeO₂纳米纤维表面,制得Bi₄O₅Br₂/CeO₂纤维光催化材料(B@C-x,x对应反应物的加入量)。利用不同方法表征其微观结构、形貌和光电性能。结果表明,适当Bi₄O₅Br₂含量的Bi₄O₅Br₂/CeO₂异质结可以显著提高CeO₂纳米纤维的光催化性能。与纯Bi₄O₅Br₂和CeO₂相比,B@C-2在模拟太阳光下表现出最佳光催化活性,不使用任...     

钨酸铋的制备及其光降解有机污染物的研究进展

钨酸铋(Bi₂WO₆)是一种新型高效的可见光催化剂,具有氧化性强、耐光腐蚀、无毒无污染等优点。近年来研究发现,Bi₂WO₆的合成方法与其光催化性能密切相关。因此,结合国内外对Bi₂WO₆在光催化领域的研究进展,对其合成方法和光降解有机污染物方面的研究进行了综述,以期为Bi₂WO₆的设计、合成提供参考。     

Au纳米粒子表面等离子共振效应(SPR)增强Au/Bi2WO6异质纳米结构的光催化活性

采用水热-光还原法在三维Bi₂WO₆的二级结构纳米片表面原位沉积Au纳米粒子(Au NPs), 成功获得了具有可见光响应活性的Au/Bi₂WO₆异质光催化剂, 并借助XRD、FE-SEM、HR-TEM、XPS和 UV-Vis-DRS谱等手段对其物相组成、形貌和光吸收特性进行表征, 以罗丹明B(RhB)和苯酚为模型污染物对其光催化性能进行研究。实验结果表明, 与纯Bi₂WO₆相比, 所得Au/Bi₂WO₆异质纳米结构对染料降解具有较高的活性, 当Au负载量为1.5at%时, Au/Bi₂WO₆复合催化剂的催化活性最好, 其光催化降解RhB和苯酚的表观速率常数分别是纯Bi₂WO₆的1.5倍和2.2倍。自由基捕获实验表明, 光生空穴(h⁺)和∙O₂^-是RhB在Au/Bi₂WO₆催化材料上光催化降解的主要活性物种。机理分析表明, Au/Bi₂WO₆活性增强归因于光生电子从Bi₂WO₆的导带向AuNPs表面迁移, 降低光生电子-空穴对的复合率, 同时, Au NPs 的等离子共振效应(SPR)拓展了催化剂在可见光区的响应范围, 从而显著提高了Au/Bi₂WO₆异质光催化的剂活性。Au NPs修饰Bi₂WO₆异质催化剂光太阳能驱动在污水处理方面具有潜在应用。     

Ti3C2-OH/Bi2WO6复合光催化剂的制备及光催化性能研究

以硝酸铋(Bi（NO₃）₃·5H₂O)为铋源、钨酸钠（Na₂WO₆·2H₂O）为钨源以及碱性碳化钛（Ti₃C₂-OH）为助催化剂,在CTAB的辅助作用下用简易的水热法成功地制备了具有光催化性能复合Ti₃C₂-OH/Bi₂WO₆光催化剂,在可见光（300 W氙灯）的照射下,以降解罗丹明B（RhB）染液来评估催化剂的光催化性能,并最终分析其降解机理。结果表明,纯相Bi₂WO₆在可见光照射20 min后,对污染物降解效率达到了60.8%,而负载助催化剂Ti₃C₂-OH后,复合物的光催化性能明显提高。具体的,当Ti₃C₂-OH负载量为20 mg时,复合催化剂20 mg-Ti₃C     

不同晶型Fe2O3催化H2O2湿法脱硝的实验研究

研究了以α-Fe₂O₃、β-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃为催化剂的类Fenton试剂溶液氧化吸收NO的过程,分析了3种Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO脱除效率的影响机理。脱硝性能测试结果表明：γ-Fe₂O₃的活性最好,在H₂O₂浓度为1.5 mol/L、催化剂浓度为20 mmol/L、pH值为5以及反应温度为55℃等条件下,γ-Fe₂O₃的脱硝率可达87.5%。机理研究表明：3种Fe₂O₃催化H₂O₂分解湿法脱除NO的反应发生在催化剂表面,反应过程中存在氧化还原循环,H₂O₂催化分解的主要产物是·OH。活性差异分析结果表明：Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO的脱除效果具有显著的影响,γ-Fe₂O₃的活性最高是由于比表面积大、分散性高和表面的Fe²⁺含量更多,而β-Fe₂O₃的活性高于α-Fe₂O₃是由于表面的氧空位含量更多。     

Ag和介孔碳改性Bi_2WO_6光催化剂的合成及其可见光下的光催化性能

采用水热法合成了花球状的Bi2WO6和介孔碳CMK-3/Bi2WO6的光催化剂,然后通过光还原得到了Ag负载的Ag/Bi2WO6和Ag-CMK-3/Bi2WO6,制备出可见光下具有高活性的光催化剂。利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的样品进行表征,评价样品在可见光照射下降解亚甲基蓝(MB)的光催化活性。并研究了CMK-3和Ag负载在Bi2WO6上都能提高其光催化活性的机制。结果表明:CMK-3或Ag负载在Bi2WO6上都能大幅提高Bi2WO6的光催化活性,Ag-CMK-3/Bi2WO6光催化剂的光催化性能优于Ag/Bi2WO6和CMK-3/Bi2WO6光催化剂。     

多孔结构Bi2WO6光催化剂的制备及其模拟燃油催化氧化脱硫活性

采用水热法合成了多孔结构Bi₂WO₆光催化剂, 借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis-DRS)、N2吸附/脱附等测试手段对样品的物相组成、形貌、比表面-孔径分布和光吸收特性等进行了表征。考察了水热温度、水热反应时间对Bi₂WO₆的形貌、比表面-孔径分布和光吸收特性影响, 并探讨了Bi₂WO₆光催化剂对模拟燃油的脱硫活性。结果表明, 在强酸性条件下水热温度和水热时间对Bi₂WO₆的形貌、比表面积和催化活性影响显著, 190℃水热反应2 h所得Bi₂WO₆为新颖的鸟巢状微晶, 且鸟巢状Bi₂WO₆由片层状二级结构组装而成。XRD和EDS表明, 鸟巢状结构的Bi₂WO₆为正交晶系, 纯度较高。N₂吸附-脱附测试结果表明, 鸟巢状Bi₂WO₆具有多孔结构, 孔主要分布在10 nm, 比表面积大约为17.49 m²/g。催化活性测试结果表明, 三维介孔结构Bi₂WO₆具有较好的模拟燃油脱硫效果, 在空气流量为100 mL/min, 催化剂加入量为1.2 g/L, 可见光照射180 min, 模拟汽油脱硫率高达91.2%, 且催化剂的稳定性能较好。     

一步法制备石墨烯复合花状钨酸铋光催化剂

采用一步水热法合成石墨烯复合花状钨酸铋高效可见光光催化剂。降解甲基橙的性能实验结果表明, 与单纯的Bi₂WO₆相比, 所有Bi₂WO₆-rGO复合光催化剂表现出更高的光催化性能。其中, Bi₂WO₆-rGO (0.5wt%)具有最高的光催化活性, 其速率常数达到5.0×10^-2 /min, 是纯Bi₂WO₆的1.7倍。增强光催化性能的原因归结为以下两方面的协同作用: 还原石墨烯在复合光催化剂中起到了电子快速传输作用; 石墨烯提供了有利于吸附有机污染物的大比表面积。本研究可以为设计与合成高性能石墨烯基光催化剂提供新的思路。     

Ti(IV)-石墨烯双助剂协同效应增强钨酸铋光催化性能

助剂修饰是促进光生电子和空穴分离的有效途径。采用新型无定型Ti(IV)空穴助剂与高电子传输率的还原石墨烯(rGO)电子助剂相结合, 以水热-浸渍沉积法合成Ti(IV)和rGO共修饰的高效片状钨酸铋(Ti(IV)-rGO/Bi₂WO₆)可见光光催化剂。结果表明, 与单独Bi₂WO₆相比, 助剂Ti(IV)或rGO修饰的Bi₂WO₆可见光光催化降解甲基橙(MO)性能增强。双助剂共修饰的Bi₂WO₆光催化剂光催化活性更高, 当Ti(IV)含量为5wt%时, 双助剂共修饰的Bi₂WO₆光催化剂性能最佳, 光催化速率常数达2.2×10^-2 min^-1, 是纯Bi₂WO₆的88倍。光催化性能增强主要归因于新型Ti(IV)空穴助剂与rGO电子助剂的协同作用, 即Ti(IV)快速转移光生空穴, 同时rGO快速传递并转移电子。本文有望为新型助剂修饰光催化材料研究提供新思路。     

氧缺陷Bi2WO6-x可见光催化剂的制备和性能

采用乙二醇溶剂热法原位制备氧缺陷Bi₂WO_6-x催化剂, 利用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、XPS、ESR、UV-Vis DRS、PL及电化学方法对样品的理化性能进行了表征, 考察了样品在可见光下(λ > 400 nm)对气相苯的光催化降解性能。结果表明: 乙二醇溶剂热法制备的催化剂具有较大比表面积, 形成了Bi-O_v和W-O_v氧缺陷中心; 缺陷的生成改变了催化剂的能带结构, 缩小其光响应带隙宽度, 并有效抑制了光生电子-空穴对的复合, 催化剂的活性增强。Bi₂WO_6-x降解苯的转化率和矿化率分别为52.5%和80.6%, 是Bi₂WO₆的1.72倍和1.84倍。     

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。