以水稻秸秆为模板和硅源制备Si-BiVO_4的机制及其光催化性能

以水稻秸秆为模板和硅源,采用溶胶-凝胶法制备x RS-Si-BiVO4光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)等手段对样品进行表征分析。在可见光照射下,通过光催化降解甲基橙溶液评价x RS-Si-BiVO4的光催化活性。结果表明:以水稻秸秆为模板制备的样品具有水稻秸秆相同的微观形貌,均为单斜型,晶体粒径比未有模板时的粒径减小,比表面积增大;水稻秸秆中含有的Si4+离子掺杂进入BiVO4晶体,取代部分V5+离子,以O—Si—O—V—O键存在,晶体内V4+离子和氧空位增加,带隙减小。在可见光下光照50 min后,6RS-Si-BiVO4样品对甲基橙的脱色率达93%,较未以秸秆为模板制备的纯BiVO4样品有明显提高。     

B-Er共掺杂BiVO_4及对甲基橙的可见光光催化降解

采用柠檬酸络合法分别合成了B掺杂及B-Er共掺杂BiVO4可见光光催化剂,并对材料进行了XRD、SEM、EDS、BET和UV-vis等表征和分析。以光催化降解甲基橙溶液为探针反应,考察掺杂对BiVO4可见光催化活性的影响。结果表明:掺杂没有改变BiVO4晶型,掺杂前后均为单斜型,但B-Er共掺杂BiVO4的晶体粒径较单掺杂B和纯BiVO4减小。由UV-vis知,B-Er共掺杂BiVO4的光吸收强度大于单掺杂和纯BiVO4,光谱吸收红移程度大于单掺杂。B和Er共掺杂纳米BiVO4光催化剂产生协同效应,其光催化性能优于单掺杂B。当固定B为4%掺杂时,Er掺杂量为1%制备的B-Er共掺杂BiVO4,60 min对甲基橙的降解率达96.62%,较单掺杂B(37%)和纯样(20%)有明显提高。     

B-Er共掺杂BiVO_4光催化降解金橙Ⅱ的研究

通过柠檬酸络合法合成B-Er共掺杂BiVO4,采用X-射线衍射和扫描电子显微镜表征合成材料的物相、形貌。同时考察溶液的初始浓度、pH、催化剂投加量以及光照强度等因素在可见光的照射下对金橙Ⅱ光催化降解的影响。实验结果表明,在金橙Ⅱ水溶液中,初始质量浓度为15mg/L、pH=3、催化剂投加量为0.015 g、光照距离14 cm,B-Er共掺杂BiVO4对金橙Ⅱ有较好的光催化活性,t为50min后,降解率可达90%以上。     

pH值对乙二醇溶胶-凝胶法制备BiVO_4光催化性能的影响

采用乙二醇溶胶-凝胶法制备了BiVO4样品,研究了不同反应pH值对样品的形貌及光催化活性的影响。通过SEM,XRD,XPS和UV-Vis等表征手段对样品的形貌、物相以及光学性能进行表征和分析。结果表明:所制备的样品纯度较高,均为单斜型BiVO4光催化剂,并且随着反应pH值的改变,样品的形貌及光学性能也随之改变;当pH值为5时,产物为不规则的片状结构;当pH值增至7和9时,产物片状结构大量减少,表现出明显的颗粒状结构;当反应pH值增至11和13时,产物颗粒状结构团聚明显。当pH值为9时,所制备的样品具有最小的禁带宽度以及最小的晶体粒径,并且表现出最高的光催化活性,在250W金属卤化物灯下光照50min,对甲基橙的脱色率可达66.23%。     

煅烧温度对乙二醇溶胶-凝胶法制备BiVO_4光催化性能的影响

采用乙二醇溶胶-凝胶法制备了BiVO4光催化剂样品,并研究了不同煅烧温度对样品的形貌及光催化活性的影响。并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)等手段对样品进行表征和分析。在可见光照射下,通过光催化降解甲基橙溶液来评价不同煅烧温度对BiVO4光催化剂活性的影响。结果表明,所制备的材料均为单斜型BiVO4,并且随着煅烧温度的提高,样品的晶粒逐渐长大。当煅烧温度为550℃时,所制备的催化剂禁带宽度最小,表现出较高的催化活性,光照50min对甲基橙的脱色率高达66%左右。     

以玉米秸秆为模板制备N掺杂BiVO4及其可见光光催化性能

以六次甲基四胺(C₆H₁₂N₄)为氮源, 玉米秸秆为模板, 采用溶胶-凝胶法制备N掺杂BiVO₄(CS-BiVO₄-xN), 并采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等表征手段对样品进行表征和分析。在可见光照射下, 通过光催化降解甲基橙溶液评价N掺杂对BiVO₄光催化剂活性的影响。结果表明: N掺杂没有改变BiVO₄的晶型; 掺杂的N取代BiVO₄中部分O, 以-N-V-O形式存在, 产生杂质能级, N掺杂导致BiVO₄表面氧空位增加, 二者协调作用致使禁带宽度变窄, 光吸收带边发生红移, 提高了其活性。以玉米秸秆为模板制备的蜂窝状BiVO₄, 颗粒分散好, 晶体粒径小, 有效提高了BiVO₄初始吸附能力, 促进了光催化活性; 可见光光照50 min时, CS-BiVO₄-12N样品对甲基橙的脱色率达80.9%, 较CS-BiVO₄(25.56%)和BiVO₄-12N(28.34%)有明显提高。     

以水稻秸秆为模板制备BiVO_4对偶氮胭脂红B的光催化降解研究

以水稻秸秆为模板,采用溶胶-凝胶法制备Bi VO4光催化材料(RS-Bi VO4),利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征手段对样品的微观形貌和晶相结构进行研究。结果表明,样品复制了水稻秸秆的纤维层状,且均为单斜白钨矿型。在250 W卤钨灯照射下,对50 m L偶氮胭脂红B溶液进行降解,研究RS-Bi VO4对偶氮胭脂红B光催化降解的优化条件,结果表明,催化剂投加量为30 mg、偶氮胭脂红B的初始浓度为20 mg/L、p H为6.5、光照距离为14 cm,在可见光照射50 min时,RS-Bi VO4对偶氮胭脂红B的去除率达98.58%。     

小麦秆和Si源制备絮状Si-BiVO_4及其光催化性能研究

采用柠檬酸络合溶胶-凝胶法,以小麦秆为模板和硅源制备Si-Bi VO4光催化材料(WS-Si-Bi VO4)。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对样品进行微观结构和机理的分析。并在模拟可见光(卤素灯)照射下,通过光催化降解甲基橙来评价WS-Si-Bi VO4光催化剂的活性。结果表明:小麦秆的微观结构为弯曲褶皱的纤维絮状,以小麦秆为模板制备的系列WS-Si-Bi VO4均成功复制了小麦秆的纤维絮状,有利于增大样品的比表面积;且小麦秆中含有一定量的Si,在煅烧过程中部分Si以Si4+的形式掺杂进入Bi VO4,取代部分V5+,使得样品中氧空位增多;以小麦秆为模板制备的系列WS-Si-Bi VO4没有改变纯Bi VO4的晶型,均为单斜白钨矿型;而且晶体粒径较纯Bi VO4小,表面较为光滑,颗粒形状较为规整;可见光光照50 min时,WS-Si-Bi VO4样品对甲基橙的脱色率达71.52%,较纯Bi VO4(35.43%)提高了36.09%,其原因主要是Bi VO4复制了小麦秆的纤维絮状、晶体粒径减小、比表面积增大、氧空位增大、带隙宽度小等。     

Fe~(3+)掺杂BiVO_4的制备及光催化降解甲基橙的研究

以水稻秆为模板,成功合成了Fe3+掺杂Bi VO4光催化剂,通过X-射线衍射分析、扫描电子显微镜和比表面积及孔径分析等对其进行了表征和分析。结果表明:制备的Fe3+掺杂Bi VO4样品均为单斜白钨矿型,掺杂后样品的颗粒变小,比表面积增大。以金钨灯作为可见光光源,通过降解甲基橙,考察了Fe3+掺杂量对Bi VO4可见光催化活性的影响规律以及催化剂投加量对光催化降解甲基橙的影响。与纯Bi VO4比较,Fe3+掺杂有效提高了Bi VO4的可见光催化活性,当掺杂量为6%时,样品的光催化效率最高,50 min内对甲基橙B的脱色率达到76%。当m(催化剂)∶m(甲基橙)为30时,对甲基橙溶液的脱色率能达到93%左右。