纳米Bi_2O_3的制备及其可见光催化活性

采用共沉淀法制备纳米Bi_2O_3,并将其应用于光催化,研究不同热处理温度下制备的Bi_2O_3的光催化降解甲基橙的活性。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱表征Bi_2O_3的形貌、结构、光学及光催化活性。结果表明:Bi_2O_3的光催化活性与热处理温度有关,热处理温度为400℃时,合成的Bi_2O_3在可见光照射180 min时,对甲基橙的降解率达到86%。良好的可见光吸收和较低的光生载流子复合是获得优异光催化活性的主要原因。     

可见光响应型球形Zn/BiOBr的制备及其光催化性能研究

采用溶剂热法制备Zn~(2+)掺杂的溴氧化铋(BiOBr)(Zn/BiOBr)光催化剂,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积孔径分析仪对其结构形貌进行分析表征,并考察了其对罗丹明B(RhB)的光催化活性。结果表明,Zn~(2+)掺杂量不同的Zn/BiOBr均为四方晶型,掺入Zn~(2+)后Zn/BiOBr样品的禁带宽度缩小、比表面积增大,光催化活性均明显提高,且10%Zn/BiOBr光催化活性最高;用蓝色LED光照射120min,其对RhB溶液的光降解率达到96%,比纯BiOBr的降解效率提高16%。循环使用3次后,Zn/BiOBr降解率仍达到85%,光催化过程中h+和·O_2-是主要的活性物质。     

Co、N共掺杂介孔TiO_2的制备和光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,以三嵌段共聚物F127为模板剂,采用溶剂挥发诱导自组装法(EISA)制备Co、N共掺杂介孔TiO_2,用XRD、TEM、SEM、XPS、N_2吸附-脱附法和能谱等手段对材料的结构和形貌进行了表征。用紫外-可见吸收光谱法考察了催化剂对罗丹明B(RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(DCP)的光催化降解效率。结果表明,样品具有较窄的孔径分布(3.65 nm),Co、N共掺杂介孔TiO_2后TiO_2的吸收范围扩展到可见光区,当用氙灯(模拟太阳光,500 W,λ420 nm)光源对RhB和DCP进行光催化降解时,其光催化活性明显高于P25(纯TiO_2)和Co掺杂介孔TiO_2。对RhB和DCP分别光照120 min后,降解效率达到98.5%和66.3%以上。     

三维介孔Bi_2WO_6光催化剂的制备及无机离子对其光催化活性的影响

以硝酸铋、钨酸铵为起始原料,采用水热法合成介孔Bi_2WO_6光催化剂,借助X射线粉末衍射(XRD)、固体紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、电子扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)对催化剂的物相组成、形貌和光吸收特性进行表征,并推测三维球状介孔Bi_2WO_6的形成机理;研究溶液pH值和环境水体中常见无机离子对Bi_2WO_6光催化降解亚甲基蓝的影响。结果表明:在强酸条件下,Bi_2WO_6表现出更高的光催化活性;环境水体中的无机离子对亚甲基蓝的光催化降解影响显著,阳离子如Fe~(3+),NH~+_4以及阴离子如卤素离子对其光催化降解具有很强的促进作用,Cu~(2+)和NO~-_2几乎无影响,而Fe~(2+)对其则具有明显抑制作用。     

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。     

Bi2S3@BiOBr的原位合成及其可见光催化性能

采用溶剂热法合成BiOBr空心微球,并利用简单的离子交换原位生成Bi_2S_3,得到类核-壳结构的Bi_2S_3@BiOBr复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对催化剂进行表征,并对其进行光电化学性能测试。实验表明,BiOBr与Bi_2S_3形成的异质结促进了光生载流子的转移和分离。Bi_2S_3@BiOBr在可见光作用下可以有效降解甲基橙,当Bi_2S_3的摩尔分数为8%时,样品具有最好的光催化性能。·O_2~-和h~+是Bi_2S_3@BiOBr光催化降解甲基橙的主要活性物种。     

Bi_2O_3/ZnO复合材料的制备及太阳光处理孔雀石绿的应用研究

以竹纤维为模板,五水合硝酸铋[Bi(NO_3)_3·5H_2 O]和二水合醋酸锌[Zn(OAc)2·2H_2 O]为原料,采用浸渍-热转化法制备一系列Bi含量不同的氧化铋(Bi_2O_3)/氧化锌(ZnO)复合材料。通过热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射等方法对复合材料进行分析表征。以孔雀石绿染料为模拟污染物,在太阳光照射下进行光降解实验,探究了煅烧温度和Bi掺杂量对复合材料光催化活性的影响。研究结果表明:复合材料保持了竹纤维模板物的纤维形貌;煅烧温度和Bi掺杂量对Bi_2O_3/ZnO光催化性能影响显著。600℃煅烧2h制备的Bi掺杂量为2.5%(摩尔分数)的Bi_2O_3/ZnO催化剂对孔雀石绿降解效果最佳,太阳光照射240min后对100mL质量浓度为20mg/L的孔雀石绿降解率可达95.84%。催化剂重复利用4次后对孔雀石绿的催化降解率仍可保持在92%以上。     

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。     

ZnAl_2O_4和La_2O_3对Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷介电性能的影响

通过传统的固相反应合成掺杂ZnAl_2O_4和La~(3+)(来自La_2O_3)的Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷粉体,干压成型后在空气气氛下常压烧结制备ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品。分别研究了La~(3+)和ZnAl_2O_4的掺杂量对复合陶瓷样品的微观形貌、相组成和介电性能的影响。结果表明:ZnAl_2O_4具有细化晶粒的作用;Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品的致密度随La~(3+)和ZnAl_2O_4含量的增加而增加;介电常数和谐振频率温度系数随ZnAl_2O_4含量的增加而减小,随La_2O_3添加量变化不大;品质因数值随ZnAl_2O_4含量的增加先增加后减小。制备出的ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷致密度达到94%以上,介电常数在40~50之间,谐振频率温度系数小于40×10~(-6)℃~(-1),品质因数大于38 000GHz,可以用于通信技术领域。     

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。     

稀土元素掺杂TiO_2/海泡石复合材料的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,海泡石为载体,制备稀土元素掺杂TiO_2/海泡石复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等手段对样品进行表征,分析了复合材料的形貌、结构、组成及其光催化降解甲醛的性能。结果表明:稀土元素掺杂可以提高TiO_2/海泡石复合材料的光吸收能力,提高其对甲醛的光催化降解能力,共掺杂0.05%Eu~(3+)和0.05%Gd~(3+)复合材料的光催化效果最好,可以达到93.9%。     

铋系复合光催化剂的制备及其对双酚A光催化降解研究

将氧化铋(Bi_2O_3)与三聚氰胺或盐酸胍混合煅烧,通过原位晶相合成法制备了界面紧密接触的碳三氮四复合碳酸氧铋(g-C_3N_4/Bi_2O_2CO_3)和碳三氮四复合氯氧化铋(g-C_3N_4/BiOCl)复合光催化剂。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪等分析手段对复合光催化剂的结构和性能进行了分析表征。结果表明:Bi_2O_2CO_3和BiOCl纳米片均是从g-C_3N_4体相中生长出来,从而导致铋系氧化物和g-C_3N_4界面间的紧密接触。紫外-可见漫反射光谱分析结果表明,g-C_3N_4/Bi_2O_2CO_3和g-C_3N_4/BiOCl复合光催化剂的可见光吸收能力均优于g-C_3N_4和Bi_2O_3。在可见光照射下,复合光催化剂对双酚A表现出优越的降解性能。此外,探讨了复合光催化剂的光催化机理。由于g-C_3N_4和Bi_2O_2CO_3或BiOCl界面间的紧密接触导致了光生载流子的有效分离,从而提高了复合光催化剂的光催化活性。     

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。     

氧化铋/石墨烯复合物的室温固相制备与光催化性能

采用室温固相法成功制备得到纳米Bi_2O_3和Bi_2O_3/石墨烯纳米复合物,利用拉曼光谱仪等表征手段对所得产物进行表征。研究结果表明,纳米Bi_2O_3为球状颗粒,尺寸为100～300nm,颗粒团聚,Bi_2O_3/石墨烯复合物的形貌尺寸约为100nm,球状颗粒负载于层状的石墨烯上。研究了所得产物对水溶液中甲基橙的光催化降解性能。结果发现Bi_2O_3与石墨烯复合后,光催化性能有一定提升。在紫外光照射下,Bi_2O_3/石墨烯在60min即可实现对污染物的完全降解。     

零维/二维Bi_2S_3/g-C_3N_4异质结的原位构建及光催化性能

采用简单的一步溶剂热法,以硝酸铋为铋源,硫代硫酸钠为硫源,将Bi_2S_3纳米粒子原位修饰在g-C_3N_4纳米片上,成功制备了零维/二维Bi_2S_3/g-C_3N_4异质结。利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis、荧光光谱以及电化学分析方法等手段对所制备的光催化材料进行了表征。在可见光照射下,以罗丹明B(RhB)为模型污染物,研究其光催化降解效率。结果表明,Bi_2S_3以纳米颗粒的形式分散于g-C_3N_4纳米片上,形成了零维/二维异质结结构,拓宽了g-C_3N_4在可见光区的吸收,降低了电子-空穴对的复合概率;与纯g-C_3N_4相比,Bi_2S_3/g-C_3N_4异质结表现出更高的光催化效率。同时,Bi_2S_3/g-C_3N_4催化剂具有良好的光催化稳定性,经过5次循环后其光催化活性基本稳定。     

纳米Ag包覆Bi_2O_3颗粒的制备及其可见光催化性能评价

本文采用两步合成工艺,通过化学共沉淀工艺制备β-Bi_2O_3纳米颗粒;经室温原位还原硝酸银,制备不同包覆量纳米Ag负载的Bi_2O_3(Ag/β-Bi_2O_3)光催化剂颗粒。对该光催化剂进行结构表征,并以甲基橙溶液模拟废水在可见光下评价其光催化性能。透射电子显微镜(TEM)测试表明纳米Ag均匀包覆于β-Bi_2O_3颗粒表面,其中β-Bi_2O_3聚集体的颗粒尺寸约30nm,而分散的纳米Ag晶体约为20nm。紫外可见光谱(UV-vis)谱图表明Ag/β-Bi_2O_3复合材料的带隙能比纯相Bi_2O_3要小,对可见光利用率相应增加,光催化性能随之增强。其中以2.0%(质量比)Ag包覆β-Bi_2O_3颗粒的光催化性能最佳。     

改性BiOBr复合光催化剂的制备及性能研究

采用一步溶剂热法将半导体材料溴化氧铋(BiOBr)与钛酸铋(Bi_4Ti_3O_(12))复合,制备了Bi_4Ti_3O_(12)/BiOBr复合光催化剂,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等表征手段对其进行表征,并在7W LED灯照射下对罗丹明B(RhB)进行光催化反应。结果表明:合成的Bi_4Ti_3O_(12)/BiOBr复合光催化剂具有较好的结晶度和较高的光催化活性;反应时间与反应温度对光催化剂活性有显著影响,当反应时间为24h、反应温度为180℃时,复合光催化剂的降解率最大,可达85.1%;污染物RhB的初始质量浓度对降解率也有影响。     

Bi_(12)TiO_(20)粉体的熔盐法制备及光催化性能研究

以TiO_2(P25)和α-Bi_2O_3为原料,NaCl-KCl(摩尔比为1∶1)为熔盐,采用熔盐法制备出不同前躯体比例(α-Bi_2O_3/TiO_2)和不同煅烧时间的Bi12TiO20纳米粉体。利用X射线衍射、紫外-可见漫反射和扫描电子显微镜等表征手段对样品进行表征,发现熔盐法制备的粉体具有颗粒均匀和形貌单一等优点。通过在可见光照射条件下降解罗丹明B(RhB)活性的研究,探讨了其光催化能力及降解机理。结果表明:前躯体摩尔比为4,煅烧时间2h制备的纳米粉体具有最好的光催化性能,这主要是因为其具有较规则的暴露晶面和存在的异质结结构,有利于光生电子-空穴对的分离。     

细菌纤维素负载稀土掺杂二氧化钛复合膜的制备和光催化性能

以细菌纤维素(BC)为载体,用溶胶-凝胶法原位生成稀土镧和铈元素(La,Ce)掺杂的二氧化钛复合膜,以甲基橙为目标降解物,考察了复合膜的光催化活性。结果表明:稀土元素已引入TiO_2/BC复合膜中;掺杂TiO_2的晶型为锐钛矿型;掺杂稀土的TiO_2/BC复合膜的光催化活性比未掺杂的有较大提高;铈掺杂的TiO_2/BC复合膜的光催化性能优于镧掺杂的;Ce~(4+)掺杂的最适浓度为2 mmol/L,而La~(3+)掺杂的最适浓度为5 mmol/L;稀土掺杂的TiO_2/BC复合膜对甲基橙溶液重复降解5次的降解率仍高于70%。     

近紫外光激发BaSr_2Si_3O_9∶Eu~(3+)的合成及性能研究

采用高温固相法制备近紫外光激发的BaSr_2Si_3O_9∶Eu~(3+)发光材料,研究了Eu3+不同掺杂量对样品晶体结构、发光特性的影响规律。用X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PL)、紫外-可见光谱分析系统对样品进行了表征和封装评价。结果表明,随着Eu~(3+)的掺入,BaSr_2Si_3O_9晶体结构并没有发生变化;激发主峰为395nm,发射主峰为611nm,随着Eu~(3+)掺杂量的增加,样品发光强度先升高后降低,在掺杂量为6%(摩尔分数)时发射强度最大;结合396nm近紫外芯片和BAM双峰蓝色荧光材料进行封装测试,所制备白光LED显色指数为88,色温5953K,因此,BaSr_2Si_3O_9∶Eu~(3+)是一种很有应用前景的近紫外激发发光材料。