卤氧化铋复合物光催化剂

利用半导体光催化降解有机污染物与分解水制氢对于解决能源短缺与环境污染这一世界性难题具有重要意义,引起了人们的重视.传统的光催化剂TiO2存在可见光利用率低与光生载流子的复合率高等问题[1-3],因此寻找新型高效光催化剂的工作迫     

卤氧化铋基光催化剂的构建及其应用在能源转化领域的研究进展

随着社会的飞速发展,传统石化资源的过度消耗不仅会导致能源危机,还会引起环境污染。近年来,研究人员致力于发展新型清洁、高效的碳中和能源。利用光催化技术将低密度的太阳能转化并储存为高密度的化学能有望解决能源短缺、环境污染等问题。在众多催化剂中,卤氧化铋（BiOX）具有特殊的层状结构、合适的带隙位置和良好的光响应性,是一种非常有潜力的光催化剂。然而,其本身的光催化效果无法满足生产生活的需要,因此对其改性研究逐渐成为研究热点。以卤氧化铋作为研究对象,从其结构特点出发,总结提升其光催化性能的改性方法,包括本征改性（形貌调控、元素掺杂和缺陷引入）及异质结构建等,并简述其在光解水制氢、CO——2还原和合成氨等能源转化领域的研究进展,光催化剂的改性不仅能够改变光生载流子的传输方向、提高其分离效率,还能够为光反应提供有效活性位点,为提高光催化活性提供先决条件。最后,对BiOX基光催化剂发展过程中面临的挑战及发展方向进行展望。     

卤素原子对卤氧化铋(BiOX,X=Cl、Br、I)光催化性能的影响

利用水热法和溶剂热法制备了BiOCl、BiOBr和BiOI三种光催化剂,通过XRD、SEM、光电流密度与UV-vis DRS表征了光催化剂的晶体结构、表面形貌与光电性能,DFT计算结果表明,随着卤素原子序数升高,光催化剂导带附近的费米能级的分散度降低,禁带宽度变小.在可见光照射下,通过水溶液中罗丹明B的降解效果来评价光...     

复合卤氧化铋纳米材料的合成及其光催化性能

采用低温沉淀法合成了一系列Bi OMxN1-x(M,N=Cl、Br、I)(0X1)复合材料,通过XRD、FESEM、TEM、EDS、UV-vis和PL等一系列表征和对有机物罗丹明光催化降解性能的研究表明:通过对复合材料合成过程中卤素离子含量的控制,使得此类固溶体具有独特的微观形貌和可控能带隙,使其在可见光下具有独特的光催化性能。在相同的光照条件下,Bi OCl0.5Br0.5、Bi OCl0.75I0.25和Bi OBr0.75I0.25相对于其他同系列的Bi OMxN1-x(M,N=Cl、Br、I)(0X1)微球样品而言,具有最好的光催化性能。     

碘氧化铋光催化剂的合成、改性及净化一氧化氮

光催化技术因其节能、高效、无二次污染等特点,在低浓度一氧化氮(NO)污染治理方面展现出了巨大潜力。在众多半导体材料中,碘氧化铋(BiOI)光催化剂具有窄带隙和独特的层状结构,有利于可见光吸收和电子空穴对分离,展现出了良好的光催化活性和稳定性,近十几年来备受关注。本文综述了BiOI半导体材料光催化净化NO的最新研究进展,阐述了BiOI晶体形貌与晶面调控对其光催化性能的影响;重点介绍了各类改性方法如表面修饰、离子掺杂、异质结构筑等对BiOI光催化活性的提升机制,并提出了该研究方向所面临的挑战与应用前景,旨在为设计高活性BiOI基光催化材料以及高效处理低浓度NO污染提供理论借鉴与技术支撑。     

La掺杂在BiOBr光催化剂氧化和还原性能调控中的不同作用

同时使用有机溴源十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和无机溴源NaBr,通过溶剂热法合成了具有层状类囊体结构的La掺杂BiOBr光催化剂。通过第一性原理（DFT）计算了La掺杂对BiOBr能带结构的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及荧光光谱对催化剂进行了表征。在可见光照射下,以光催化降解酸性橙Ⅱ和氨氮废水测试了La-BiOBr的氧化性能;以亚甲基蓝为还原指示剂,测试了La-BiOBr的还原性能。研究表明,La的掺杂可以促进晶粒的堆积。而且BiOBr的氧化性能和还原性能分别被促进和抑制,即La的掺杂促进了BiOBr光催化剂的氧化性能,抑制了其还原性能。     

La掺杂在BiOBr光催化剂氧化和还原性能调控中的不同作用

同时使用有机溴源十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和无机溴源NaBr，通过溶剂热法合成了具有层状类囊体结构的La掺杂BiOBr光催化剂。通过第一性原理（DFT）计算了La掺杂对BiOBr能带结构的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及荧光光谱对催化剂进行了表征。在可见光照射下，以光催化降解酸性橙Ⅱ和氨氮废水测试了La-BiOBr的氧化性能；以亚甲基蓝为还原指示剂，测试了La-BiOBr的还原性能。研究表明，La的掺杂可以促进晶粒的堆积。而且BiOBr的氧化性能和还原性能分别被促进和抑制，即La的掺杂促进了BiOBr光催化剂的氧化性能，抑制了其还原性能。     

电化学方法制备超细氧化铋粉末

超细氧化铋用途广泛。目前超细氧化铋的制备一般通过四个途径;一、机械粉碎法,可以获得粒径1μm的细粉,但在粉碎的过程中易混入杂质;二、熔融喷雾法,该法可以在短时间(45—48s)内获得超细Bi2O3,但均匀性差,氧化不易完全,生产过程有粉尘污染;三、通过水解氧化铋的     

碳负离子对卤代化合物的相对亲卤反应活性研究

通过分子间竞争动力学的方法, 揭示了一种碳负离子对一些溴代化合物或氯代化合物的亲溴或亲氯反应的相对活性, 其顺序为: CF₃CFBr₂ > CF₃CBr₃≥CBr₄＞ CHBr₃＞CF₃CFBrCF₂Br＞CF₂Br₂＞BrCF₂CF₂Br＞BrCH₂CO₂Et≥BrCF₂CFHBr＞ CH₂Br₂＞BrCH₂CH₂Br, 和Cl₃CNO2＞Cl₃CCN＞Cl₃CCOPh＞cyclo-C₅Cl₆＞Cl₃CCOCl＞CCl₃CF₂Cl＞CCl₃CF₃≥CCl₄＞CCl₃CCl₃≥CC₁₃(CF₂)₂Cl＞Cl₃CCOCCl₃＞CCl₃(CF₂)₆Cl＞ Cl₃CCO₂Et＞Cl₃CF＞Cl₃CPh ＞Cl₃CCH₂O₂CCH₃.     

铋单质及其复合材料在光催化中的应用

单质铋作为近年来报道的新型光催化材料受到了研究者的广泛关注,本文主要介绍了铋单质的光敏化、半导体光催化及等离子体共振光催化机理。阐述了以沉淀法、溶剂热法、电化学法为代表的铋单质光催化材料的主要制备方法,并探讨了制备方法中表面活性剂、反应温度以及pH对合成铋单质的影响。归纳了铋单质尺寸和形貌对其吸光性能的影响。在此基础上进一步综述了以铋-二氧化钛、铋-铋系氧化物、铋-氧化锌、铋-氮化碳（C₃N₄）为主要代表的铋-半导体复合光催化材料,并归纳了其光催化增强机理,最后阐述了铋单质及其复合光催化材料的发展趋势。     

铋系半导体光催化材料

近年来,铋系半导体材料因其在可见光辐照下对难降解有机物具有良好的催化作用而成为新型光催化材料的研究热点之一。本文综述了国内外铋系光催化剂的研究动态和主要成果。铋系光催化剂在可见光范围内有明显的吸收,具有较好的光催化活性。此外,大多数铋系光催化剂在反应过程中具有较高的稳定性。通过改进制备方法、掺杂负载、构建异质结等技术,可以有效提高铋系半导体材料的可见光吸收性能或抑制光生电子和空穴的复合,从而进一步提高其光催化性能。尽管铋系光催化剂由于其导带位置比氢的氧化还原电位低,但是通过设计合成新的能带结构可使其满足氧化和还原水的能带要求,从而实现铋系光催化剂在光解水制氢中的应用。最后,对铋系光催化剂未来的发展趋势进行了展望,并强调针对特殊用途和结合量化计算方法对开发新型铋系光催化剂的重要性。     

空心球状碘氧化铋的制备及其对染料的吸附降解性能

通过溶剂热法制备出空心球状的碘氧化铋,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和物理吸附仪等技术手段对样品的结构和性能进行了表征。选用阳离子型染料罗丹明B和阴离子型染料活性蓝KN-R来研究BiOI的吸附性能和光催化活性。结果表明,在不同的溶液初始pH值下BiOI对不同结构和类型的染料表现出不同的吸附性和光催化降解性。BiOI对罗丹明B和活性蓝KN-R均有较高的吸附性和降解率,且光催化降解效率可以达到96.2%和92.5%。捕捉实验表明,h+在光催化降解中起主要作用。     

含Bi(V)半导体化合物及其在多相光催化中的应用

含Bi(V)光催化剂由于其独特的电子/能带结构和光催化活性而引起人们的广泛关注。本文主要对以NaBiO₃为代表的典型含Bi(V)等半导体化合物的制备方法,物化性质,光催化活性及光化学稳定性进行了综述。尽管其中的部分光催化剂在光催化过程中表现出极其优异的活性,然而其光化学条件下的不稳定性日益被人们所发现并被深入研究。最后,对含Bi(V)光催化剂今后的研究方向进行了展望。     

纳米WO3粉体的制备与光催化活性研究

报道了以钨酸钠和盐酸为主要原料,通过气液反应制备纳米WO3粉体光催化剂的新方法．在XPS,XRD,TEM等手段对催化剂进行了表征的基础上,又讨论了焙烧温度和乙醇加入量对催化剂粒度大小以及光催化活性的影响．同时对纳米WO3粉体催化剂的光催化重整乙醇制氢反应活性进行了研究,观察了产氢效率和光电化学行为．研究结果表明,气液反应法是一种简单有效的制备纳米WO3粉体催化剂的方法,并显示出较好的光催化活性;该方法所得的三氧化钨粉末粒子平均直径在100nm以下;钨酸钠溶液中乙醇加入量对三氧化钨粉末粒子的尺寸和分散性都有影响,随着乙醇量的增加,粒子尺寸减小,且分散性较好．焙烧温度引起的WO3粒子晶体结构的变化会导致光氧化还原电位变化,是引起光催化活性差异的主要原因．     

锡掺杂Bi2O3可见光响应光催化剂的制备及性能

以硝酸铋和四氯化锡为原料,采用浸渍法制备了纯Bi2O3和Sn掺杂Bi2O3光催化剂。利用X射线光电子能谱、X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱对样品进行了表征。在可见光下,利用2,4-二氯苯酚水溶液的光催化降解作为探针反应,考察了样品的可见光催化活性。结果表明,浸渍法能较好地实现Sn的掺杂,催化剂中掺杂剂Sn的价态为+4价,以锡的氧化物形式存在于Bi2O3晶格间隙或晶粒表面。并且掺杂适量的Sn,可有效抑制Bi2O3晶相由四方相向单斜相的转变,拓宽了Bi2O3的可见光响应范围,有效阻止了光生电子和空穴的复合,从而提高了Bi2O3的可见光催化活性。当Sn的掺杂量为2%时(物质的量的分数),Bi2O3具有最好的可见光催化活性。     

Thermal Stability,Microstructure and Photocatalytic Activity of the Bismuth Oxybromide Photocatalyst

Flake BiOBr was first prepared by a solution method at room temperature. Then, the produced BiOBr was calcined at different temperatures. It was found that BiOBr is not a stable compound. It transforms to plate‐like Bi₂₄O₃₁Br₁₁at around 750°C and the formed Bi₂₄O₃₁Br₁₁ can further convert to rod‐like α‐Bi₂O₃ at around 850°C. The prepared compounds were characterized with X‐ray diffraction (XRD), N₂ physical adsorption, scanning electron microscopy (SEM), and UV‐Vis diffuse reflectance spectra (DRS), respectively. The photocatalytic activity of the produced bismuth oxybromides was evaluated by photocatalytic decomposition of acid orange II under both visible light (λ>420 nm) and UV light (λ=365 nm) irradiation. Results show that these compounds have different band gaps and different photocatalytic properties. The band gap energies of the as‐prepared samples were found to be 2.82, 2.79, 2.60 and 3.15 eV for BiOBr, BiOBr/Bi₂₄O₃₁Br, Bi₂₄O₃₁Br, and α‐Bi₂O₃, respectively. Under both UV light and visible light irradiation, the photocatalytic activity follows the order: BiOBr/Bi₂₄O₃₁Br mixture>BiOBr>Bi₂₄O₃₁Br>α‐Bi₂O₃. The change in photocatalytic activity could be attributed to the different light absorption ability and microstructures of the photocatalysts.     

水热合成具有分级结构的钨酸铋纳米花及其光催化降解四环素性能

采用一种简单的无模板水热合成法制备了具有分级结构的钨酸铋纳米花,并将钨酸铋纳米花材料应用于可见光催化去除水中的四环素类抗生素。通过X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外固体漫反射、比表面分析等一系列物理表征对光催化剂和催化反应体系进行了表征。研究结果表明钨酸铋纳米光催化剂对四环素类抗生素（四环素和土霉素）均具有良好的降解能力。此外,催化剂对碱性溶液中四环素的降解效率普遍较高,且该催化剂表现出良好的循环稳定性。     

bio(oh)-nabh4还原法制备氧化偶氮苯类化合物

以NaOH溶液快速沉淀BiCI3溶液制备了BiO(OH),研究了BiO(OH)对NaBH4还原芳香族硝基化合物的催化性能,考察了NaBH4用量对反应的影响.结果表明,在温和条件下BiO(OH)具有很高的催化活性和选择性.NaBH4和芳香族硝基化合物的摩尔比为1.04:1,在甲醇中室温反应2 h,芳香族硝基化合物主要被还原为氧化偶氮苯类化合物,收率80.4%～96.9%.该催化剂重复使用5次后活性没有明显下降.于120℃再生后,其活性与新制备催化剂相当.