新型可见光催化剂钨酸铋改性研究进展

半导体光催化技术在太阳能利用和环境污染治理领域具有广阔的应用前景,钨酸铋(Bi₂WO₆)光催化剂作为一种新型可见光催化剂具有较窄的禁带宽度,对可见光有较好的响应能力。概述了Bi₂WO₆的结构,介绍了提升Bi₂WO₆光催化性能的改性方法,如形貌调控、离子掺杂、半导体复合、贵金属沉积等以及改性Bi₂WO₆在降解水中有机物的应用情况,总结了Bi₂WO₆光催化剂存在的问题以及改进方向。     

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。     

铯、锶掺杂钨酸铋的可见光降解酸性品红性能研究

采用水热合成了掺杂微量Sr、Cs的钨酸铋光催化剂。利用X射线粉末衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM-EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）及电化学阻抗（EIS）等技术对制得催化剂的表观形貌和晶体结构进行了分析,并通过可见光催化降解酸性品红实验研究光催化剂的催化性能。结果表明,微量的Sr、Cs掺杂未对钨酸铋的物相结构造成影响,掺杂后纳米片的排列更规整,纳米花球直径变小,催化剂比表面积增大。由于Cs⁺的半径（167 nm）大于Sr²⁺的半径（118 nm）,所以取代Bi³⁺（103 nm）进入晶格后造成Cs-Bi₂WO₆的晶格失陪度更高,所以Cs-Bi₂WO₆的禁带宽度减小更多,吸收光谱红移增大,氧缺陷增多,导致Cs-Bi₂WO₆光催化降解酸性品红的性能显著高于Sr-Bi₂WO₆和Bi_2...     

可见光催化剂钒酸铋的可控合成及性能研究

采用微波水热法, 以BiVO₃·5H₂O和NH₄VO₃为原料, 通过调控前驱液pH可控合成了不同晶体结构的可见光催化剂BiVO₄。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)和场放射扫描电镜(SEM)等手段对所制备的样品进行了表征和分析, 探讨了不同晶体结构BiVO₄的形成机理; 同时以亚甲基蓝和一氧化氮为降解对象, 考察了样品的光催化性能。结果表明, 当前驱液pH为3~5时, 制备的BiVO₄为四方锆石结构(z-t), 形貌为微米球; 前驱液pH小于2或大于7时, 制备的BiVO₄为单斜白钨矿结构(s-m), 形貌为多面体。这可能是由于前驱液pH的变化, 致使前驱液中钒酸根离子和铋离子的存在形式发生了转变, 进而影响BiVO₄的形成历程, 使得BiVO₄样品的晶体结构、形貌、晶面裸露以及VO₄四面体等发生了改变。光催化试验结果表明, BiVO₄(s-m)光催化活性优于BiVO₄(s-t)。当前驱液pH为9时, 制备的BiVO₄(s-m)样品由于结晶度高、 (040)晶面暴露率高和VO₄四面体畸变程度大, 表现出优异的光催化活性。     

pH对低温燃烧法合成钨酸铋光催化降解罗丹明B的影响

以低温燃烧法制备钨酸铋(LCM-Bi2WO6), 并表征了其晶体结构、形貌特征、等电点及紫外漫反射谱, 同时以染料罗丹明B(RhB)为目标污染物(25 mg/L, pH=4), 考察了所制备Bi₂WO₆的吸附性能和光催化性能, 并探讨了RhB溶液pH(1、4、7、10)及酸度调节剂成分(盐酸和硫酸)的影响。结果表明, 所制备Bi₂WO₆为正交相, 吸收极限波长为455 nm, 禁带宽度为2.72 eV, 晶格粒径为14.7 nm, 等电点为3.43; 其对RhB的吸附和光催化效果强于水热法制备Bi₂WO₆和二氧化钛(TiO₂)。不同pH溶液中, LCM-Bi₂WO₆对RhB的吸附过程和光催化过程分别符合准二级动力学方程和一级动力学方程式, 且吸附平衡量(7.48~21.93 mg/g)和光催化速率常数(0.0197~0.1181 min^-1)均随pH降低而增大。LCM-Bi₂WO₆对RhB的光催化降解主要由·OH所致。光催化过程中, RhB紫外可见光谱的蓝移现象揭示LCM-Bi2WO6可通过脱乙基-共轭显色基团断裂途径降解RhB。以H₂SO₄调节酸度时, SO₄^2-离子可被Bi₂WO₆强吸附, 从而使得LCM-Bi₂WO₆对RhB的平衡吸附量(qe为6.03 mg/g)和光催化速率(kv为0.115 min-1)远小于HCl调节(qe为21.93 mg/g, kv为0.1181 min-1)时对RhB的平衡吸附量和光催化速率。     

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。     

溶剂对钨酸铋/石墨烯形貌结构和光催化性能的影响

本工作采用溶剂热法通过乙二醇、乙二胺、水-乙二醇、水-乙二胺、水和水-乙酸不同溶剂制备可见光催化剂Bi2 WO6/RGO,并对其形貌结构和光催化性能进行表征.研究结果表明,溶剂对Bi2WO6/RGO的形貌和光催化性能有显著影响.在可见光(λ>420 nm)照射下,以水为溶剂制备的样品对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能最佳,20 min内降解率达到98％,且经过五次循环降解后光催化效果基本保持不变.Bi2 WO6/RGO的光催化性能增强可归因于在水溶剂下形成的Bi2 WO6分级结构微球为光催化反应提供更多的反应活性位点,同时石墨烯的引入增大了材料的比表面积,进一步促进了电子-空穴对的有效分离.自由基捕获实验表明,复合材料光降解RhB过程中光生空穴(h+)起主要作用,·O2-和·OH起次要作用.     

钒酸铋可见光催化材料的改性研究进展

环境污染和能源短缺是21世纪人类迫切需要解决的两大难题,太阳能取之不尽、用之不竭,如何利用太阳能治理环境污染以及缓解能源短缺问题成为人们关注的焦点.钒酸铋(BiVO4)因其低成本、无毒、光稳定性好、带隙较小、对可见光具有良好的响应等诸多优势,是一种非常有前景的太阳能驱动的半导体光催化剂,成为光催化领域研究的热点.在BiVO4的三种晶体类型中,单斜相BiVO4由于较小的带隙以及特殊的电子结构具有更高的可见光催化活性.但由于纯BiVO4能隙较窄,导致光生载流子极易快速复合,加之材料存在吸附性以及比表面积较小等缺陷,限制了其光催化活性的提高和实际应用.为了提高BiVO4的可见光催化活性,科研工作者主要从两个方面对BiVO4进行改性修饰,一方面从纯BiVO4入手,通过对BiVO4微/纳米结构的可控合成来提高材料的比表面积和吸附性以及对光生载流子的传导能力等;另一方面通过构筑复合材料,以促进光生电子-空穴对的分离,降低其复合概率,进一步拓宽可见光响应范围,提高材料的吸附性和稳定性等,这些研究已经取得了可喜的成果,目前BiVO4材料的光催化效率大幅提升.本文根据提高BiVO4光催化性能的方法不同对BiVO4可见光催化材料的研究进行了综述,主要包括BiVO4微/纳米结构的可控合成、贵金属沉积、元素掺杂、半导体复合以及BiVO4负载五种改性方法,重点介绍了材料在废水中有毒有机污染物降解、光解水制氢、CO2还原以及有机合成等方面的应用.最后针对该领域的研究现状展望了未来的发展方向,并指出了当前研究中亟待解决的问题,以期为开发稳定高效的BiVO4光催化材料提供参考.     

新型光催化剂钨酸锌的制备及性能改性研究进展

当今世界,全球能源危机和环境污染问题日趋紧迫,严重危害人类健康并制约着人类社会发展。为了人类可持续发展,迫切需要开发和应用清洁无污染的新能源来解决环境问题。近年来,光催化氧化技术因其室温深度反应以及可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等特点,成为一种高效、理想的环境污染治理技术,引起了各国研究者的密切关注,开发和应用高效的光催化剂已成为环境领域的研究热点。过去几十年,二氧化钛(TiO_2)因无毒、廉价易得、稳定性好等特点,成为研究最广的半导体光催化剂。然而,较窄的光频率响应范围、低的太阳能利用率等缺点限制了其实用化进程。为此,研究人员采用各种不同的制备方法,研究开发了大量具有不同结构的非TiO_2基光催化材料,包括简单氧化物、复合金属氧化物、钙钛矿型复合氧化物等。其中,钨酸锌(ZnWO_4)是一种具有宽禁带、高激发能、高紫外光响应、高催化活性等独特物理化学特性的重要新型非TiO_2基半导体光催化剂,被认为是最有潜力的金属钨酸盐光催化剂之一,其纳米粉体的制备合成及性能研究可为可见光催化降解有机污染物开辟一条新的路径,具有极其重要的研究价值,也是近些年来新型光催化剂研究的焦点。ZnWO_4半导体光催化剂的晶体形貌、尺寸、组成、掺杂物等对其光催化活性具有重要影响。目前,研究者们已通过固相反应法、水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、化学沉淀法、微乳液法、模板法等不同的制备方法合成了具有不同形貌、尺寸和结晶度的ZnWO_4纳米光催化剂,探讨了制备工艺、晶体特性(形貌、尺寸、组成、结晶程度等)、光催化性能之间的关系。但这些方法合成的ZnWO_4光响应区域仍然较窄,只能吸收太阳光谱中具有较高能量的紫外光,其光量子产率仍然较低。为了进一步提高ZnWO_4的光响应范围,科学家们采用掺杂改性和材料复合等多种活性改进方法来提高其光电转换效率、拓宽光波吸收范围,使其具有良好的可见光响应,优化了其光催化性能。因此,加深制备工艺和性能改性方法对ZnWO_4晶体形貌、尺寸、组成等特性影响以及这些特性对光催化活性影响的理解,对进一步推进钨酸盐光催化材料的研究和应用具有重要的科学意义和实用价值。基于此,本文在分析ZnWO_4晶体结构特点的基础上,主要从制备方法、掺杂改性和材料复合这三个方面综述了近年来ZnWO_4光催化剂的研究进展,探讨了其结构、形貌、性能之间的相互关系,并进一步指出了ZnWO_4光催化剂的发展前景及提高其光催化性能的主要措施。     

含铋复合氧化物可见光催化材料研究进展

光催化材料因可以利用太阳能净化环境, 受到广泛关注. 一些含铋复合氧化物半导体可直接被可见光激发, 更有效地利用太阳能, 实现有机污染物的矿化, 成为近期光催化材料研究领域的热点之一. 本文概述了Bi₂WO₆、BiVO₄和Bi₂MoO₆三种常见的含铋复合氧化物可见光催化材料体系的近期研究进展. 通过合成方法的优选、晶粒成核和生长的调节, 实现晶粒尺寸、形貌、结晶度等微结构的控制, 从而获得小尺寸、高表面积的光催化材料, 无论是在有机染料、苯酚和乙醛等多种模拟污染物的矿化, 还是抗菌等方面, 它们皆呈现出优秀的可见光催化性能. 通过进一步发展, 含铋复合氧化物有望实现在环境净化领域的应用.     

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。     

钨酸铅（PbW04）晶体的研究进展

钨酸铅（PWO）晶体由于其自身特点：高密度（8．28g／cm^3）、短辐射长度（0．87cm）和Moliere半径（2．12cm）、快的闪烁衰减时间（t〈50ns）以及较强的抗辐照损伤能力，已经成为了最具发展潜力的闪烁晶体之一，作为一种良好的闪烁晶体，PWO晶体在高能物理、核医学等领域有着广泛的应用。主要综述了PWO晶...     

新型可见光催化剂BiVO4的制备方法

作为一种新型可见光催化剂,钒酸铋（BiVO₄）因为拥有较窄的禁带宽度（2.4eV）以及合适的导带和价带位置在可见光催化领域受到广泛关注,在水的光解以及有机污染物的降解等方面都有研究及应用。不同的制备方法对材料的形貌和结构都有较大的影响,进而影响到光催化剂的光催化性能。综述了国内外BiVO₄的制备方法,并在此基础上展望了该领域的发展方向。     

钨酸铋/TiO2/聚丙烯睛电纺纳米纤维膜的制备及性能研究

钨酸铋可广泛应用于污染物的催化降解。然而,现今制备的钨酸铋存在回收困难和重复使用性能差的不足。采用静电纺丝法将TiO_2引入钨酸铋体系制备了钨酸铋/TiO_2/聚丙烯睛(PAN)电纺纳米纤维膜。氧化处理后的钨酸铋/TiO_2/PAN电纺纳米纤维膜表现出良好的光催化活性。通过其对亚甲基蓝的光降解率评价所制纤维膜的光催化性能。结果表明:4.5h后,亚甲基蓝的光降解率达到95.15%,重复使用6次后,光降解率还能保持81.43%,说明其具有优秀的光催化性能和良好的可重复性。在污水处理中具有潜在的应用前景。     

钨酸铅(PbWO_4)晶体的研究进展

钨酸铅(PWO)晶体由于自身特点:高密度(8.28g/cm~3)、短辐射长度(0.87cm)和Moliere半径(2.12cm)、快的闪烁衰减时间((?)<50ns)以及较强的抗辐照损伤能力,已经成为了最具发展潜力的闪烁晶体之一,作为一种良好的闪烁晶体,PWO晶体在高能物理、核医学等领域有着广泛的应用。主要综述了PWO晶体的结构、发光机制、自身缺陷、晶体生长的研究现状,着重阐述了生长工艺改善和离子掺杂改性对钨酸铅晶体性能的影响,分析了PWO晶体的发展前景。     

湿化学法原位合成硫掺杂的纳米金红石TiO2可见光催化剂

利用湿化学原位合成法制备了掺硫的金红石相纳米氧化钛光催化剂,并用XRD,TEM及UV-Vis吸收光谱对粉体进行了表征.粉体的可见光催化性能用亚甲基兰的降解情况进行了表征.实验表明180.C水热合成的掺硫TiO2的催化活性最高.     

N掺杂TiO2材料可见光光催化性能研究进展

概括了最近报道的N掺杂TiO2可见光光催化材料的研究成果，其中包括样品制备的进展、掺杂机理的研究和可见光响应理论的研究。在制样方法方面，分析了不同方法制备的样品在性能上的特点和差异；在掺杂机理研究方面，归纳了目前研究中对N掺杂TiO2机理的不同观点，包括N在TiO2晶格中的位置以及N掺入后对TiO2半导体能级结构的影响；最后详细介绍了几种N掺杂TiO2可见光响应理论。     

掺杂钒酸铋的光催化性能研究

以Bi(NO3)3.5H2O和NH4VO3为原料,水热法合成了单斜相BiVO4粉体。利用X射线衍射、透射电镜、紫外可见漫反射对所合成产物进行了表征,并与高温固相法合成的产物进行了对比。用浸渍法对水热法合成产物进行了9种元素的掺杂,对掺杂BiVO4进行了光催化降解亚甲基蓝性能的研究。结果表明,Cu掺杂BiVO4显示出最大的光催化降解速率,2h降解率可达82%,而Ce掺杂降解能力降低,Si掺杂提高了吸附性。     

微乳液水热法制备钨酸铋光催化剂及性能研究

采用微乳液介导水热法制备Bi2WO6和Fe/Bi2WO6光催化剂,并研究水热反应温度、前驱体pH值、水相与表面活性剂的摩尔比ω值和Fe3+掺杂量对光催化剂结构、形貌和光催化活性等方面的影响.结果表明:合成的Bi2WO6为15～25 nm的纳米球状结构;当前驱体pH=1、水热温度为150℃下合成的Bi2WO6催化剂对亚甲基蓝(MB)的降解率达到93.8%;当ω=27时合成的Bi2WO6对MB光催化降解率达到了97.8%.研究发现当掺入1.03%的Fe3+的Bi2WO6比纯Bi2WO6对MB的降解率提高了2倍,达到90.2%.