α-Bi2Mo3O12和γ-Bi2MoO6的水热合成及可见光催化性能

采用水热法经调控n_Bi/n_Mo比和pH值,制备了α-Bi₂Mo₃O₁₂钠米板和γ-Bi₂MoO₆纳米片2种钼酸铋材料。结果表明：在低pH值和较高的钼浓度下可合成α-Bi₂Mo₃O₁₂,高pH值和低的钼浓度导致了γ-Bi₂MoO_6<     

Bi2MoO6/BiVO4异质结的水热合成和可见光催化活性

采用一步水热法制备Bi₂MoO₆/BiVO₄复合光催化剂. 利用X 射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对其晶体结构和微观结构进行了表征. 结果表明, Bi₂MoO₆纳米粒子沉积在BiVO₄纳米片表面从而形成异质结结构. 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明所制备的Bi₂MoO₆/BiVO₄异质结较纯相Bi₂MoO₆和BiVO₄对可见光吸收更强. 由于形成异质结结构及其光吸收性能使Bi₂MoO₆/BiVO₄ 光催化活性有较大提高. 可见光下(λ>420 nm)光催化降解罗丹明B (RhB)实验结果表明,Bi₂MoO₆/BiVO₄光催化活性较纯相Bi₂MoO₆和BiVO₄高. Bi₂MoO₆/BiVO₄样品光催化性能提高的原因是Bi₂MoO₆和BiVO₄形成异质结, 从而有效抑制光生电子-空穴对的复合, 增大了可见光吸收范围及比表面积.     

还原氧化石墨烯修饰Bi2WO6提高其在可见光下的光催化性能

通过两步水热法合成了一种新型的还原氧化石墨烯(RGO)修饰的Bi₂WO₆(Bi₂WO₆-RGO), 结果表明其在可见光下的光催化性能得到了显著的提高. 研究了RGO在Bi₂WO₆-RGO中的含量对其光催化性能的影响, 从而确定出RGO相对于Bi₂WO₆的最佳掺杂质量比值为1%. 通过扫描电镜(SEM)研究发现, RGO并没有改变Bi₂WO₆光催化剂的结构和形貌. Bi₂WO₆-RGO在可见光下的光催化性能得以提高可以归功于RGO. 其可能的机理是石墨烯的存在有利于光生载流子(激子)的分离, 从而导致产生更多的O₂^·-用于有机染料污染物(如罗丹明B (RhB))的降解. RhB分子在石墨烯上的有效吸附可能也是导致Bi₂WO₆-RGO光催化性能提高的另一原因.     

原位稀土修饰Bi2MoO6高效可见光催化剂

采用原位法制备了系列稀土离子修饰的Bi₂MoO₆可见光催化剂并应用于罗丹明B的光催化降解,HPLC-MS显示该反应经脱除乙基的过程形成5个中间产物,最后完全矿化。研究表明,Gd³⁺修饰效果最佳,且原位法优于浸渍法,主要归因于Gd³⁺进入Bi₂MoO₆晶格,形成施主能级,导致能级带隙变窄,不仅有利于可见光活化光催化剂,而且阻碍电子-空穴复合并抑制修饰剂流失,从而提高光催化活性和稳定性。     

反应温度对微波水热法合成Bi2WO6粉体及光催化性能影响的研究

以Na₂WO₄·2H₂O和Bi(NO₃)₃·5H₂O为原料,用微波水热法在140~200 ℃保温1 h合成出不同形貌的正交晶相粉体。利用 XRD、FE-SEM、BET、DRS等分析手段表征了Bi₂WO₆粉体,以RhB溶液为目标降解物,对不同反应温度下合成粉体的光催化性能进行了研究,结果表明：反应温度对合成Bi₂WO₆粉体的物相、形貌及光催化性能均有较大影响,180 ℃时合成的绒线团状Bi₂WO₆粉体比表面积为25.63 m²·g^-1,禁带宽度为2.92 eV,因光在粉体催化剂内产生了漫反射,光催化效果最佳,在可见光照射下3h时RhB溶液降解率达到了96%,紫外光照射下2 h时RhB溶液降解率达到了98%以上。     

BiOI/Bi2WO6对甲基橙和苯酚的光催化降解及光催化机理

采用简单的沉积方法制备了不同碘化氧铋含量的BiOI/Bi₂WO₆光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和BET比表面积测量对其进行了表征。在紫外和可见光的照射下,使用甲基橙和苯酚的光催化降解评价了BiOI/Bi₂WO₆催化剂的光催化性能。结果表明：与商业P₂₅和纯Bi₂WO₆相比,13.2%BiOI/Bi₂WO₆光催化剂具有更高的紫外和可见光催化性能。这明显增加的光催化活性主要归功于光生电子和空穴在Bi₂WO₆和BiOI界面上的有效转移,降低了电子-空穴对的复合。基于BiOI和Bi₂WO₆的能带结构,提出了光生载流子的一种转移过程。自由基清除剂的实验表明,OH,h⁺,O₂和H₂O₂,特别是h⁺,共同支配了甲基橙和苯酚的光催化降解过程。     

Bi6Fe1.9Co0.1Ti3O18纳米片负载Au尺寸对其可见光光催化性能的影响

我们通过一种简单的化学方法制备了具有可见光催化性能的Bi₆Fe_1.9Co_0.1Ti₃O₁₈/Au（BFCTO/Au）纳米复合材料。结果表明,通过负载不同颗粒大小的Au纳米颗粒（~23 nm、~36 nm、~55 nm和~80 nm）,BFCTO的可见光光催化性能明显增强,其中负载粒径为~23 nm的Au纳米颗粒的BFCTO/Au-1样品的可见光光催化效率最高。     

四角星形BiVO4/Bi2O3催化剂的制备及性能研究

采用水热法合成具有四角星形貌的钒酸铋,再将钒酸铋浸渍在碱溶液里二次水热,制备出BiVO₄/Bi₂O₃催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),紫外-射(UV-Vis DRS)等方法征。可见光下,BiVO₄/Bi₂O₃复合物的光催化降解丹明B性能及光电优于纯BiVO₄。BiVO₄/Bi₂O₃复合材料形成了异质结构,有效抑制了光电子与空穴的复合效率。     

钛酸铋系化合物的光催化性能研究

采用化学溶液分解法制备了钛酸铋化合物: Bi₁₂TiO₂₀, Bi₄Ti₃O₁₂和Bi₂Ti₂O₇, 并采用XRD表征了其结构. 用TEM观察发现其平均粒径＞100 nm, UV-Vis漫反射谱测定显示它们在可见光区均呈现极强的吸收特征. 紫外光照射下甲基橙的光催化降解脱色实验表明, 三种钛酸铋化合物均具有较强的光催化活性, 其中, Bi₁₂TiO₂₀的光催化活性最强, 几乎与P-25相同. 钛酸铋化合物光催化性能的不同在于它们具有不同的晶相结构和电子结构.     

纳米Ag@AgBr表面敏化K2Ti4O9可见光催化剂的微波合成、表征和光催化活性

利用微波法合成纳米尺寸Ag@AgBr表面敏化K₂Ti₄O₉的复合光催化剂（Ag@AgBr/K₂Ti₄O₉）,并通过SEM、X-射线能量色散谱（EDX）、TEM、选定区域电子衍射（SAED）、XRD、紫外-可见漫反射（UV-Vis Diffuse Reflectance）、XPS等对其进行了表征,同时在可见光下测定催化剂对有机物降解的光催化活性。结果表明,粒径为0.2~0.5μm的Ag@AgBr均匀分散在K₂Ti₄O₉表面,Ag@AgBr/K₂Ti₄O₉对可见光有很好的吸收且Ag@AgBr的担载量影响可见光的吸收。当Ag@AgBr的担载量为25wt%时,复合光催化剂具有最高的光催化活性,光照1h对罗丹明B（RhB）的降解率可达97%。另外,催化剂的担载量和稳定性也做了考察。催化剂较高的光催化活性主要归因于Ag纳米粒子的表面等离子体效应和有效的光生电子-空穴的分离。     

Synthesis, Characterization, and Photocatalytic Activity of Bi_2O_3

A series of Bi2O3 were prepared by a facile hydrothermal method using NaOH and ammonia as the mineralizers. The products were characterized by XRD, IR, UV-vis diffuse reflectance spectra, and photodegradation of Rhodamine B dye. Simply using NaOH to supply a strong base condition, single phase α-Bi2O3 was formed. When changing the amount of NaOH and ammonia, mixed phases of α-Bi2O3, （BiO）4CO3（OH）2 and Bi2O2CO3 were obtained. All samples were found to show photocatalytic activities towards the degradation of Rhodamine B dye under UV light irradiation, in which mixed phase samples showed higher activities than single phase α-Bi2O3 possibly owing to the synergistic effect of the mixed phases.     

碳化MoS2/掺硫g-C3N4异质结的合成及其在可见光下催化降解罗丹明B机理

为了进一步提高聚合物半导体类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）降解有机物的活性,通过简单的水热法复合得到碳化MoS₂/掺硫g-C₃N₄异质结（MoSC/S-CN）,并在可见光下研究其罗丹明B （RhB）的降解性能。结果表明,相较于纯g-C₃N₄,最优化的MoSC/S-CN样品对可见光的吸收范围得到明显拓宽,并且在100 min内对RhB的降解效率为92.5%,比纯g-C₃N₄性能提高68.83%。一系列的结构和光学性质表明,掺硫后再进一步与碳化MoS₂耦合可以协同作用于g-C₃N₄,改善g-C₃N₄的能带结构,加速光生电子空穴对的分离,有效提高光催化活性。     

铁酸铋的水热合成及其光催化性能

以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Bi(NO_3)_3·5H_2O为原料,NaOH为矿化剂,用水热法合成了柱状晶体Bi_2Fe_4O_9,其结构和催化性能经XRD,SEM和UV-Vis表征.结果表明,Bi_2Fe_4O_9截面边长约500 nm,长约2μm～3μm,分散均匀.Bi_2Fe_4O_9在可见光区域有较强吸收,对甲基橙降解效果较好.     

异质型BiOI/NaBiO3光催化剂的合成及其光催化性能

根据表面化学蚀刻原理采用加热冷凝回流的方法制备了一系列组成的异质结构BiOI/NaBiO₃光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等技术对其晶相结构、微观形貌和光吸收性能进行了表征.光催化实验表明,BiOI/NaBiO₃在可见光下可以有效降解罗丹明B(RhB),当BiOI与NaBiO₃的物质的量分数为一定值时,异质结构的光催化剂明显优于单一组分的光催化活性.通过加入不同的牺牲剂及荧光实验结果推测了该异质结构材料的光催化机理,并且分析了其光生载流子的传输方向及光催化过程的活性物种.研究表明,BiOI/NaBiO₃的催化活性增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结构,其内建电场能够促进光生载流子的分离,同时光生空穴h⁺在光催化降解过程中是主要的活性物种.     

Synergistic effect of crystal and electronic structures on the visible-light-driven photocatalytic performances of Bi(2)O(3) polymorphs

Three polymorphs of Bi(2)O(3) were selectively synthesized via solution-based methods. The phase structures of the as-prepared samples were confirmed by X-ray powder diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). UV-vis diffuse reflectance spectroscopy was employed to study the optical properties of Bi(2)O(3) polymorphs, and the band gaps were estimated to be 2.80, 2.48, and 3.01 eV for α-Bi(2)O(3), β-Bi(2)O(3), and δ-Bi(2)O(3), respectively. The photocatalytic performances of the oxides were investigated by decomposing methyl orange and 4-chlorophenol under visible irradiation at room temperature. It was observed that β-Bi(2)O(3) displayed much higher photocatalytic performance than N-doped P25. Among the three polymorphs of Bi(2)O(3), the photocatalytic activities followed the order: β-Bi(2)O(3) > α-Bi(2)O(3) > δ-Bi(2)O(3), which was in good accordance with the photoluminescence spectra measurement results. The synergistic effect of the crystal and electronic structures on the photocatalytic performances of Bi(2)O(3) polymorphs was investigated. The much better photocatalytic activity of β-Bi(2)O(3) was considered to be closely related to its smaller band gap, higher crystallinity and unique tunnel structure.     

室温下制备以{211}晶面为主的Ti1-xVxO2薄膜及其可见光催化性能

以金属Ti和V作为靶材,采用直流反应共溅射技术在室温下制备了以{211}晶面为主的锐钛矿相Ti_1-xV_xO₂薄膜,研究了不同V靶功率对Ti_1-xV_xO₂薄膜的薄膜成分、晶相结构和可见光催化性能的影响。研究表明,Ti_1-xV_xO₂薄膜的晶相结构为锐钛矿相,择优取向为(211),而结晶度受V靶功率的影响。随着V靶功率的增加,薄膜中V元素含量逐渐增加,同时,晶粒和沉积速率也逐渐增加。另外,当V靶功率为150 W时,薄膜的表面粗糙度值有一个最大值。V的掺杂导致薄膜的能带间隙变窄,对光的吸收向可见光区偏移,从而有效地改善了薄膜的可见光催化能力。当V靶功率为150 W时,Ti_1-xV_xO₂薄膜的能带间隙值为 2.82 eV,其在2 h的可见光照射下分解了80%的RhB染料。这被归结于能带间隙窄,高能晶面{211}和结晶度高的共同作用。     

异质型BiOI/NaBiO_3光催化剂的合成及其光催化性能

根据表面化学蚀刻原理采用加热冷凝回流的方法制备了一系列组成的异质结构BiOI/NaBiO3光催化剂。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等技术对其晶相结构、微观形貌和光吸收性能进行了表征。光催化实验表明,BiOI/NaBiO3在可见光下可以有效降解罗丹明B(RhB),当BiOI与NaBiO3的物质的量分数为一定值时,异质结构的光催化剂明显优于单一组分的光催化活性。通过加入不同的牺牲剂及荧光实验结果推测了该异质结构材料的光催化机理,并且分析了其光生载流子的传输方向及光催化过程的活性物种。研究表明,BiOI/NaBiO3的催化活性增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结构,其内建电场能够促进光生载流子的分离,同时光生空穴h+在光催化降解过程中是主要的活性物种。     

Bi2WO6/UiO-66复合材料的制备及其光催化性能

通过水热法制备了一种复合光催化剂Bi_2WO_6/UiO-66,探究了模板剂乙酸(CH_3COOH)对Ui O-66形貌的影响和2种中心元素Bi与Zr的不同物质的量之比对光催化性能的影响。通过XRD、SEM、N_2吸附-脱附、UV-Vis DRS、XPS等对催化剂的物相、形貌、比表面积、光吸收性能、元素组成等进行表征。实验结果表明,当n_(Bi)∶n_(Zr)=2∶1时,Bi_2WO_6/UiO-66对罗丹明B(RhB)的光催化活性最高,可见光照射50 min后,RhB的相对浓度降低98.5%。经过5次循环利用实验,催化剂的光催化活性没有明显下降,说明复合光催化剂的稳定性高。根据自由基捕获实验证明了空穴(h~+)为光催化中起决定性作用的活性物质,结合电化学测试以及UV-Vis DRS表征提出了可能的光催化降解机理。     

Co(μ2-bpy)V2O6 (bpy =4,4′-联吡啶)的水热合成和晶体结构

采用CoCl2•6H2O、4,4′-联吡啶和NH4VO3,以H2O作溶剂（摩尔比1∶2∶2∶1950）在170 ℃下水热反应合成无机-有机杂化化合物Co(μ2-bpy)V2O6 (bpy=4,4′-联吡啶), 经单晶X射线衍射测定其晶体结构.此晶体属三斜晶系,空间群为Pī,晶胞常数a=0.81599(7) nm,b=0.85826(7) nm, c=1.02031(8) nm,α=87.111(2)°, β=75.305(2)°,γ=74.784(2)°, Z=2. Co(μ2-bpy)V2O6是无机的双金属氧化物层,[Co2V4O12]n通过有机的桥式配体μ2-bpy以N－Co配位键桥联而成.晶体的三维共价结构含有多种开放式孔道,其中最大孔道的尺寸为0.5 nm×0.7 nm.漫反射光谱研究表明,此晶体具有约2.0 eV的光学能隙,属于半导体,在420 ℃以下是热稳定的.     

丙烯氧化反应的Redox机理

以流动床微分反应器研究了Bi_2MO_3O_(12)-Bi_2O_3催化剂上的丙烯氧化动力学。丙烯和氧的分压范围分别为0.05—0.95atm和0.07—0.80atm。当氧和丙烯分压低于0.30atm时, 丙烯醛的生成速度对丙烯为一级对氧为0.5级。表观活化能为30.1 kcal mol~(-1)。当丙烯和氧分压高于0.30atm时, 丙烯醛生成反应的动力学不能用幂速度方程描述。丙烯醛的生成速度对丙烯和氧分压存在着极大值。热脱附实验表明, 在低于150 ℃时, 分子态丙烯可以吸附于氧化态催化剂。但当温度高于300 ℃时, 丙烯则不以分子态吸附, 且脱附物为丙烯醛、一氧化碳和二氧化碳。在广阔的温度区(25—500 ℃)氧皆不以分子态处于催化剂上。因此, 建议了以表面双位反应为速控步骤的氧化还原机理。