具有高选择性吸附的表面分子印迹磁性纤维素微球的制备与性能

以纤维素和纳米Fe₃O₄为原料制得磁性纤维素微球, 在纤维素微球表面选择合适的模板分子, 以甲基丙烯酸、 丙烯酰胺和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为功能单体, 采用水溶液聚合法制得表面分子印迹磁性纤维素微球. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等表征了分子印迹聚合物微球的结构. 以罗丹明B(RhB)为模板分子, 通过吸附动力学与吸附热力学实验研究了表面分子印迹磁性纤维素微球对RhB的吸附性能, 结果表明, 制备的表面分子印迹磁性纤维素微球对罗丹明B具有特异性识别作用, 饱和吸附量达到0.542 mg/mg, 吸附平衡时间为10 h左右. 表面分子印迹磁性纤维素微球大大降低了对吸附环境的依赖, 并可重复利用.     

油水自组装制备Ag@AgBr/BiOBr高效可见光催化剂

采用油水自组装法制备Ag@Ag Br表面修饰三维花状结构Bi OBr复合光催化剂(Ag@Ag Br/Bi OBr),利用XRD、SEM、TEM、EDX、DRS、XPS、PL及EIS等手段对光催化剂的结构和性能进行了表征,并研究了可见光下降解亚甲基蓝(MB)的催化性能。研究表明:Ag@Ag Br粒径约为20 nm,均匀分散在花状微球Bi OBr表面上;贵金属Ag的表面等离子体效应可显著增强可见光利用率,并有效促进光生电子空穴对的分离,Ag@Ag Br(15wt%)/Bi OBr光催化剂展现出最优的催化活性,可见光照射30 min对MB的降解率将近90%,淬灭实验表明·O2-,h+和Br0均为活性物种。结合理论分析与实验结果提出复合光催化剂的降解机理。     

多孔阵列TiO2/Ti的光电催化性能

以聚苯乙烯微球(PS)阵列为模板, 溶胶浸渍法制得负载于钛基的多孔阵列二氧化钛材料TiO2/Ti, 用SEM和XRD分析其表面形貌和晶相组成. 将此多孔材料用作电极, 研究其间歇光照开路电位谱和光电流谱, 催化降解甲基橙以及催化析氢反应等光电催化性能. 结果表明, 在光电协同作用下多孔阵列TiO2/Ti具有很高的催化活性, 2.5 h内对甲基橙的降解率达到87.1%, 5.0 h高达97.9%, 反应表观速率常数为0.77 h-1;光照作用可以使析氢电位降低0.13 V.     

多孔阵列TiO2/Ti的光电催化性能

以聚苯乙烯微球(PS)阵列为模板,溶胶浸渍法制得负载于钛基的多孔阵列二氧化钛材料TiO2/Ti,用SEM和XRD分析其表面形貌和晶相组成.将此多孔材料用作电极,研究其间歇光照开路电位谱和光电流谱,催化降解甲基橙以及催化析氢反应等光电催化性能.结果表明,在光电协同作用下多孔阵列TiO2/Ti具有很高的催化活性,2.5 h内对甲基橙的降解率达到87.1%,5.0 h高达97.9%,反应表观速率常数为0.77 h-1;光照作用可以使析氢电位降低0.13 V.     

铋掺杂二氧化钛纳米颗粒的制备及其可见光催化性能

采用水热法,以纳米管钛酸为前驱物制备了Bi掺杂的TiO₂,并利用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等手段对样品进行了表征. 以甲基橙的光催化降解为模型反应评价了样品的可见光催化性能. 结果表明,Bi离子并没有进入TiO₂的晶格中,而是以BiOCl的形式存在. 所制得的BiOCl/TiO₂复合物对甲基橙降解表现出较优越的可见光催化活性;当Bi/Ti摩尔比为1%,水热温度为130℃时,所制催化剂的光催化性能最佳,并对光催化活性提高的机理进行了讨论. 同时,该催化剂对4-氯苯酚降解也表现出较高的光催化性能.     

多级结构BiOCl的可控制备及对药物废水的有效降解

以Bi Cl3为原料,二乙二醇(DEG)为介质,尿素为沉淀剂,采用溶剂热法合成了不同尺寸的多级结构BiOCl微纳米材料.通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行了表征.结果表明,沉淀剂用量和溶剂热时间对BiOCl的结晶特性和形貌尺寸有重要影响.控制反应条件制得了粒径大小为1~5μm的BiOCl多级微球.降解药物废水测试结果表明,所制备的催化剂均能有效降解卡马西平(CBZ)和磺胺甲唑(SMZ)溶液,特别是溶剂热时间为30 min,沉淀剂尿素与Bi Cl3的摩尔比为10∶1和15∶1时制得的光催化剂对CBZ和SMZ均表现出最好的光催化活性,且降解率均高于TiO2(P25).     

三维有序介孔/大孔TiO2微球的制备、表征及光催化性能

以聚甲基丙烯酸甲酯微球为模板,分别以钛酸四丁酯和四异丙醇钛为钛源,通过溶胶-凝胶法辅助模板法制得TiO2纳米微球前驱体,并用程序升温控制其焙烧温度,最终成功制得了具有三维有序介孔/大孔复合结构的TiO2微球.以罗丹明B(RhB)为模型污染物,探索了以不同钛源制备得到的介孔/大孔复合TiO2微球的光催化性能;并采用XRD、SEM、TEM、UV-vis DRS、比表面积测试、光催化性能测试等对样品的晶粒尺寸、物相、形貌、光吸收、比表面积及性能等进行了分析.结果表明,运用溶胶凝胶法辅助模板法能够合成结晶度高、形貌规整、比表面积大、光催化活性良好的锐钛矿相TiO2微球.     

共沉淀法制备Ag/AgCl-TiO2空心复合纳米微球及其光催化性能

通过甲基丙烯酸与苯乙烯聚合制备了表面负电性的聚苯乙烯(PSt)纳米乳胶粒. 在乙醇与水的混合溶剂中, 用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对其进行表面改性后加入钛酸四丁酯、 氯化钠和硝酸银, 以PSt乳胶粒为模板采用共沉淀法制备了PSt-AgCl-TiO₂复合微球. 在180 ℃对其进行液相预处理及煅烧去除PSt模板后制备了Ag/AgCl-TiO₂空心复合粒子. 对各阶段产物的形貌、 晶体结构和比表面积等进行了表征. 结果表明, 所得产物为Ag/AgCl与锐钛矿型TiO₂复合的空心粒子, 其比表面远大于商品TiO₂(P25). 考察了Ag/AgCl-TiO₂复合粒子在紫外光与可见光下对罗丹明B(RhB)降解的催化活性. 结果表明, 在紫外光下n(Ag)/n(Ti)=0.1%的Ag/AgCl-TiO₂复合粒子活性最高, 30 min时对RhB的降解率比不含Ag/AgCl的TiO₂空心微球提高了13%; 虽然Ag/AgCl-TiO₂在可见光下的催化活性远比紫外光下低, 但与纯TiO₂空心纳米微球相比其催化活性仍明显增强. n(Ag)/n(Ti)=2.0%的Ag/AgCl-TiO₂复合粒子催化活性最高, 120 min时对RhB的降解率比不含Ag/AgCl的TiO₂空心微球提高了38%.     

BiVO4/TiO2复合光催化剂的制备及可见光降解腐殖酸

首先以P123为模板剂利用溶胶-凝胶法制备TiO2载体,然后采用沉淀法制得介孔BiVO4/TiO2复合光催化剂.采用X射线衍射仪、漫反射吸收光谱仪、比表面分析仪对所制得的光催化剂进行了表征.结果表明,催化剂样品中的TiO2主要以锐钛矿型存在,BiVO4为四方相和单斜相共存的混晶,与单纯的BiVO4、TiO2光催化剂相比,BiVO4/TiO2复合光催化剂具有更高的可见光吸收性能、较好的比表面积和均一的介孔结构.腐殖酸的可见光降解试验表明,随着腐殖酸初始浓度的增大,其光降解率逐渐降低,ln(C/C0)对t呈线性关系.试验同步研究了腐殖酸光催化降解过程中荧光光谱、红外光谱和GC-MS谱图的变化情况.     

不同制备方法对BiOCl材料的形貌、结构与光催化性能的影响研究

对比采用溶剂热合成、传统固相合成与溶胶-凝胶合成技术,制备了四方相BiOC1和Nd3+掺杂BiOCl光催化材料.运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis),研究了不同合成方法所制备BiOCl材料的相结构、形貌和紫外-可见光吸收性能;并以甲基橙溶液为模拟废水,研究了不同方法所制备的BiOCl材料的光催化性能.结果表明:溶剂热合成的BiOCl是由纳米片组装成粒径小于1μm微球,紫外-可见吸收边为335 nm;固相合成所得BiOCl结晶度较高,其片状颗粒粒径约为6μm,紫外-可见吸收边为430n m;溶胶-凝胶合成法制得BiOCl片状颗粒粒径约为3～4 μm,紫外-可见吸收边为430 nm.进一步地对比研究了稀土离子Nd3+掺杂前后BiOCl样品的结构、紫外-可见光吸收特性,可以发现,Nd3+掺杂后样品的相结构及形貌均无变化,但吸收边均发生不同程度的红移,以溶胶-凝胶法制得的样品效果最为明显,并具有最优的光催化性能.     

New photocatalyst BiOCl/BiOI composites with highly enhanced visible light photocatalytic performances

BiOCl/BiOI composites with a visible light response were prepared by a simple hydrothermal method. Even though both single BiOCl and BiOI show low photocatalytic activity, BiOCl/BiOI composites provide enhanced efficiency in decomposing organic compounds including Methyl Orange (MO) and Rhodamine B (RhB). Furthermore, the 20%BiOCl/BiOI composite shows the highest efficiency for decomposing MO, while the highest performance is observed for the degradation of RhB over 70%BiOCl/BiOI composite. A possible photocatalytic mechanism has been proposed based on the relative experiments and the band positions of BiOCl and BiOI.     

Increasing visible-light absorption for photocatalysis with black BiOCl

Black BiOCl with oxygen vacancies was prepared by UV light irradiation with Ar blowing. The as-prepared black BiOCl sample showed 20 times higher visible light photocatalytic activity than white BiOCl for RhB degradation. The trapping experiment showed that the superoxide radical (O(2)(?-)) and holes (h(+)) were the main active species in aqueous solution under visible light irradiation.     

Photodegradation of Rhodamine B over unexcited semiconductor compounds of BiOCl and BiOBr

This study reported, for the first time systematically, photodegradation of Rhodamine B (RhB) in aqueous solution over BiOCl and BiOBr semiconductors. Under visible light irradiation (λ>400 nm, λ>420 nm and λ=550±15 nm), RhB adsorbed on the surface of BiOCl and BiOBr was photosensitized and decomposed effectively over unexcited BiOCl and BiOBr. The degradation of Methyl Orange (MO) and Methylene Blue (MB) over BiOCl and BiOBr was investigated as well, and the results were compared with RhB photodegradation. It was found that MB molecules having the lowest LUMO could not be degraded by this process. Utilizing the quantum chemical calculation (Gaussian 03 program), the relationship between frontier orbital energy of selected dye molecules and photodegradation rate was established for the first time in this study.     

具有主导晶面的BiOIO3/BiOCl异质结制备与光催化性能

分别以乙二醇/去离子水为溶剂,通过溶剂热/水热法分别制备了具有不同主导晶面的BiOIO₃/{110}BiOCl和BiOIO₃/{001}BiOCl异质结。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散谱和紫外可见漫反射光谱对制备的BiOIO₃/BiOCl光催化剂进行了表征。在可见光照射下,通过对罗丹明 B和苯酚水溶液的光催化降解,考察了 BiOIO₃/BiOCl异质结的光催化活性。结果显示25% BiOIO₃/{110}BiOCl异质结具有最高的光催化效率。BiOIO₃/{110}BiOCl较好的光催化性能是由于其在可见光区较强的光吸收,以及异质结结构和BiOCl所具有的(110)主导晶面有利于光生载流子的分离。超氧自由基(·O₂^-)和空穴(h⁺)是光催化过程中的主要活性物质。此外,根据实验结果探讨了光催化性能增强的机理。     

Composition dependence of the photocatalytic activities of BiOCl(1-x)Br(x) solid solutions under visible light

We prepared BiOCl(1-x)Br(x) (x=0-1) solid solutions and characterized their structures, morphologies, and photocatalytic properties by X-ray diffraction, diffuse reflectance spectroscopy, scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, photocurrent and photocatalytic activity measurements and also by density functional theory calculations for BiOCl, BiOBr, BiOCl(0.5)Br(0.5). Under visible-light irradiation BiOCl(1-x)Br(x) exhibits a stronger photocatalytic activity than do BiOCl and BiOBr, with the activity reaching the maximum at x=0.5 and decreasing gradually as x is increased toward 1 or decreased toward 0. This trend is closely mimicked by the photogenerated current of BiOCl(1-x)Br(x) , indicating that the enhanced photocatalytic activity of BiOCl(1-x)Br(x) with respect to those of BiOCl and BiOBr originates from the trapping of photogenerated carriers. Our electronic structure calculations for BiOCl(0.5)Br(0.5) with the anion (O(2-), Cl(-), Br(-)) and cation (Bi(3+)) vacancies suggest that the trapping of photogenerated carriers is caused most likely by Bi(3+) cation vacancies, which generate hole states above the conduction band maximum.     

制备方法对AgInO2结构及光催化性能的影响

以离子交换法和"氟化异丙烯膜袋"水热法分别制备了AgInO2,利用XRD、低温氮吸附-脱附、SEM、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis diffuse reflection spectroscopy,DRS)和XPS对不同方法所得到的AgInO2进行了表征;以罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)为目标物,在可见光下考察了2种催化剂的光催化性能。结果表明,利用"氟化异丙烯膜袋"水热法制备的样品由于具有更好的结晶度,且在可见光区有更强的吸收,从而表现出了更好的可见光光催化活性(3 h降解RhB达94%。7 h降解MO达83%)。     

pH调节剂对BiOCl结构和光催化降解RhB的影响

以水解法合成了BiOCl纳米片,并考察了制备溶液的pH调节剂对BiOCl晶形、形貌、孔径分布和比表面积、化学组成、光学性质及催化性能的影响.采用X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N_2吸附、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对所合成的BiOCl样品进行表征.表征和催化结果表明:pH调节剂为NaOH和Na_2CO_3的BiOCl样品含有杂质,pH调节剂为NH_4OH的BiOCl为纯四方晶型材料;3种pH调节剂合成出的BiOCl都为纳米片,纳米片粒子大小顺序为Na_2CO_3NH_4OHNaOH,孔径大小顺序为Na_2CO_3NaOHNH_4OH;以NaOH、Na_2CO_3、NH_4OH为pH调节剂合成出的BiOCl的带隙能分别为3.27、3.21、3.15 e V,表面元素均为B~(3+)、O~(2-)和Cl~-;可见光降解罗丹明B的顺序为NH_4OHNa_2CO_3NaOH.并且,我们阐述了pH调节剂对光催化降解RhB的影响机理.     

具有主导晶面的BiOIO3/BiOCl异质结制备与光催化性能

分别以乙二醇/去离子水为溶剂,通过溶剂热/水热法分别制备了具有不同主导晶面的BiOIO₃/{110}BiOCl和BiOIO₃/{001}BiOCl异质结。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散谱和紫外可见漫反射光谱对制备的BiOIO₃/BiOCl光催化剂进行了表征。在可见光照射下,通过对罗丹明B和苯酚水溶液的光催化降解,考察了BiOIO₃/BiOCl异质结的光催化活性。结果显示25%BiOIO₃/{110}BiOCl异质结具有最高的光催化效率。BiOIO₃/{110}BiOCl较好的光催化性能是由于其在可见光区较强的光吸收,以及异质结结构和BiOCl所具有的(110)主导晶面有利于光生载流子的分离。超氧自由基(·O₂^-)和空穴(h⁺)是光催化过程中的主要活性物质。此外,根据实验结果探讨了光催化性能增强的机理。     

氯氧化铋催化剂的电子结构调控及其光催化性能研究

以不同Bi/Cl摩尔比例为原料设计合成了一系列BiOCl半导体催化材料。扫描电子显微镜、XRD衍射峰拟合等分析结果显示,Bi/Cl比例的改变对BiOCl的形貌、表面结构、微观电子结构均具有一定的调控作用。以Bi/Cl = 1 : 1为原料合成的BiOCl光催化剂具有最窄的带隙值（Eg=3.18 eV）,使得其具有较强的的光响应能力。光催化去除罗丹明B（RhB）结果表明,随着Bi/Cl摩尔比例的减小,BiOCl的催化性能呈现先增强后减弱的趋势。Bi/Cl = 1 : 1样品具有最优的催化活性,源于其较优异的光吸收性能以及特殊的表面特性。光催化机理研究表明,光催化去除RhB的过程中,起作用的活性物质主要为光生电子、空穴以及半导体表面产生的超氧自由基。     

Black BiOCl with disorder surface structure prepared by Fe reduction and the enhanced photocatalytic activity

Black bismuth oxychloride (BiOCl) with disordered surface structure has been prepared by a facile Fe reduction method and successfully used as a visible-light photocatalyst. XRD and FESEM results showed that black BiOCl has pure BiOCl phase with plate-like structure. The as-prepared black sample exhibited a broad absorption covered the whole visible light region. The high-resolution TEM images revealed the disordered surface structure, which could be the reason for the black color of BiOCl. The disordered surface was not only responsible for the visible-light absorption but also played a vital role in improving the separation of photo-induced electrons and holes. Methyl orange (MO) photocatalytic degradation experiments showed that the black sample exhibited higher photocatalytic activity than the pristine BiOCl under visible light irradiation. A possible formation mechanism of black BiOCl under Fe reduction was also proposed in our research work.