磁性光催化剂BiVO_4/Fe_3O_4降解亚甲基蓝的研究

本文用超声法将磁基体Fe3O4与BiVO4复合,制备了易于固液分离的磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段对样品的结构和形貌进行表征。以亚甲基蓝为降解对象,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性,并研究了光催化体系中光催化剂用量、亚甲基蓝初始浓度、溶液的pH值、电子受体的存在对光催化过程的影响。结果表明,催化剂的最佳用量为2.0g/L,亚甲基蓝最佳初始浓度为10mg/L,溶液的最佳pH值为11,加入电子受体K2S2O8时,亚甲基蓝几乎完全降解。催化剂回收后连续使用3次,降解率仍然大于80%。     

磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4的制备及催化活性

采用超声法将磁基体Fe3O4和BiVO4复合,制备了易于固液分离的磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、透射电子显微镜(TEM)和磁学性质测量系统(MPMS)对产物进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性。当BiVO4与Fe3O4质量比为5:1时,BiVO4/Fe3O4的催化活性最高,反应经过5 h,对亚甲基蓝的降解率达到92.0%,而单独使用BiVO4为催化剂,降解率仅为72.5%。这表明Fe3O4不仅起到磁基体的作用,还起到助催化剂的作用。BiVO4/Fe3O4在外加磁场的作用下很容易被分离,撤消外加磁场后,通过搅拌又可重新分散。BiVO4/Fe3O4 3次回收后的降解率仍高于80%。     

Cu/BiVO_4复合光催化剂的制备及可见光催化活性(英文)

利用水热法制备了Cu掺杂的BiVO4复合可见光催化剂,借助X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征.XRD分析显示所有催化剂都呈现单斜结构.XPS结果显示掺杂元素均以其稳定氧化态形式存在于催化剂表面.DRS谱中掺杂样品的吸收边比纯BiVO4都有不同程度的红移.以甲基橙(MO)的可见光催化降解反应为探针,研究了催化剂的可见光催化性能.结果表明,经Cu掺杂改性的催化剂的催化能力比纯BiVO4有所提高.对其掺杂增强催化能力的可能原因进行了讨论.     

Ag_3PO_4/BiVO_4复合光催化剂的制备及可见光催化降解染料(英文)

结合回流法和原位沉淀法成功制备磷酸银/矾酸铋(Ag3PO4/BiVO4)复合光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X射线光谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及光致发光(PL)光谱对制备样品进行表征.XRD和FESEM结果表明成功制备Ag3PO4/BiVO4复合光催化剂.采用节能发光二极管灯(LED)作为可见光光源,在低消耗光催化系统中评价制备样品可见光催化降解染料的活性.当Ag3PO4和BiVO4的组成摩尔比为1:3时,复合Ag3PO4/BiVO4光催化剂呈现出高于纯相Ag3PO4的催化活性,可减少Ag3PO4的使用量.Ag3PO4/BiVO4复合光催化剂在中性溶液中表现出高活性,同时证实其对阳离子染料的光催化降解效果强于阴离子染料.在Ag3PO4/BiVO4系统中,超氧自由基和空穴是主要的活性物种.经过三次循环利用,Ag3PO4/BiVO4复合催化剂的可见光催化活性表现出不同程度的降低,归因于降解过程中产生金属银.     

Ag@AgBr光催化剂的制备及其可见光催化降解亚甲基蓝反应性能

采用沉积-沉淀及光还原法制备了Ag@AgBr等离子体光催化剂,利用X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见漫反射光谱对其进行了表征,并考察了该等离子体光催化剂在可见光(λ420nm)下的催化性能,探讨了催化剂用量、pH值、亚甲基蓝初始浓度、H2O2添加量、循环使用及捕获剂对Ag@AgBr催化性能的影响.结果表明,当亚甲基蓝的初始浓度为10mg/L,催化剂用量为1g/L,pH=9.8时,光照12min后,亚甲基蓝的降解率高达96%,且样品经5次循环使用后活性基本保持不变;而少量H2O2的添加对光催化活性影响不大,过量的H2O2会降低光催化活性;乙二胺四乙酸捕获空穴后比异丙醇捕获·OH后的光催化活性降得更低.同时,对Ag@AgBr等离子体光催化剂可见光降解亚甲基蓝的催化机理进行了分析.     

CdS/ZnO复合光催化剂降解亚甲基蓝的研究

利用水热法合成具有层级片状结构的ZnO纳米片,再利用原位生长法得到不同CdS复合比的CdS/ZnO复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等手段对所制备的光催化剂进行了表征,并考察了CdS/ZnO在可见光下光催化降解亚甲基蓝溶液的催化性能。研究表明,经CdS修饰后,其光催化性能明显提高。当亚甲基蓝初始浓度为5mg·L~(-1),催化剂用量为2g·L~(-1)时,光反应240min后,亚甲基蓝的降解率高达96%。同时,对CdS/ZnO复合光催化剂可见光降解亚甲基蓝的催化机理进行了分析。     

Cu、Ag、Au掺杂BiVO_4可见光催化剂的制备及性能研究

水热法制备了币族金属(Cu、Ag和Au)掺杂的BiVO4可见光催化剂,借助X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征.XRD分析显示所有催化剂都呈现单斜结构.XPS结果显示掺杂元素均以其稳定氧化态形式存在与催化剂表面.DRS谱中掺杂样品的吸收边界比纯BiVO4都有不同程度的红移.以甲基橙的可见光催化降解反应为探针,研究了催化剂的可见光催化性能.结果表明,经币族金属掺杂改性的催化剂催化能力比纯BiVO4有所提高.对其掺杂增强催化能力的可能原因进行了分析讨论.     

Pt-TiO2/CeO2-MnO2复合催化剂光热降解气相苯

 用溶胶-凝胶法制备Ce-Mn储氧材料,并于该储氧材料上分别负载光催化剂TiO2 和贵金属Pt制备出Pt-TiO2/CeO2-MnO2复合催化剂. 用X射线衍射、 X射线能谱分析、程序升温还原和漫反射紫外-可见光谱等技术对复合催化剂进行了表征,并以光热催化降解气相苯评价了复合催化剂的活性. 结果表明, Mn分别进入到TiO2和CeO2的晶格中形成固溶体; Pt均匀分散在复合催化剂表面; Ce-Mn储氧材料在250 ℃下具有较好的储氧性能; 复合催化剂对紫外及可见光的吸收较强; 1.6%Pt-40%TiO2/CeO2-MnO2复合催化剂的活性较高,光热催化10 h时,苯降解率可达94.5%.     

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.     

负载型Cu-BiVO4复合光催化剂的制备及可见光降解气相甲苯

以 P123 为软模板, 在 200 ℃ 采用水热法合成了 BiVO4 粉体, 再用浸渍法制备 Cu 改性 BiVO4 催化剂, 然后通过硅溶胶将其分散负载于金属不锈钢丝网上. 考察了催化剂负载量和 Cu 复合量对该样品在可见光下催化氧化去除气相甲苯效能的影响. 结果表明, 催化剂涂覆两层(负载量约为 2～2.2 mg/cm2, 以 SiO2, BiVO4 和 Cu 计), Cu 复合量为 5.0%时活性最高, 反应 5 h 后, 对初始浓度为 80 mg/m3 左右的甲苯最高去除率由纯 BiVO4 的 34% 提高到 90%. 采用 X 射线衍射、扫描电镜、X 射线光电子能谱和紫外-可见光谱等表征手段对催化剂的结构性质进行了表征. 结果表明, Cu 的复合使可见光吸收带发生红移, 吸收强度也有较大幅度的提高.     

锌铝水滑石对亚甲基蓝光催化降解性能

采用共沉淀法制备了物质的量的比为3∶1的锌铝水滑石(Zn3Al-LDHs),并用X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和热重-差热(TG-DTA)等技术对催化剂的结构和性质进行表征。考察了不同催化剂投入量、光照时间等因素对锌铝水滑石降解亚甲基蓝(Methylene Blue)的影响,找到了最佳的催化剂用量为150～200 mg,光照时间为120 min。在最佳实验条件下,光照180 min后亚甲基蓝的特征峰消失,发色基团破坏,其降解率达到了95%左右。此外,通过探讨光催化过程动力学及降解机理,表明该降解反应符合一级反应动力学模型。     

Study of catalytic reduction and photodegradation of methylene blue by heterogeneous catalyst

The photocatalytic degradation of methylene blue is investigated in aqueous solution containing CoS/nanoAl-MCM-41 photocatalyst under visible light. The catalyst is characterized by X-ray diffraction (XRD), UV-vis diffused reflectance spectra (UV-vis DRS) and transmission electron microscopy (TEM) techniques. The effect of CoS, nanoAl-MCM-41 support and different wt% of CoS over the support on the photocatalytic degradation and influence of parameters such as CoS loading, catalyst amount, pH and initial concentration of methylene blue on degradation are evaluated. Hypsochromic effects (i.e. blue shifts of spectral bands) resulting from N-demethylation of the dimethylamino group in methylene blue occurs in presence of CoS/nanoAl-MCM-41 under ambient condition. Meanwhile, the bleaching of methylene blue MB, by sulfide ion, in an aqueous solution is studied in the presence nanoAl-MCM-41 catalyst. In the presence of sulfide ions, MB is bleached to its colorless leuco (LMB) and MBH(2)(+) forms. In an acidified solution (pH<2) the bleaching process generates LMB and by changing pH between 2.0 and 7.0 bleaching of MB dye to MBH(2)(+) form is observed. Using nanoAl-MCM-41 with encapsulated CoS nanoparticles only causes demethylation of MB in aqueous solution.     

具有表面等离子体效应的Ag-AgBr/Al2O3光催化性能研究

以介孔γ-Al2O3为载体,通过化学沉积与光还原法制备了Ag-AgBr/Al2O3等离子体诱导可见光催化材料。采用SEM、TEM、XRD及UV-Vis吸收光谱对复合材料进行结构与性能表征,并通过降解亚甲基蓝溶液对其光催化性能进行考察。研究结果表明,在可见光下照射1 h,催化材料对5 mg/L亚甲基蓝溶液的降解率达95%以上,总有机碳去除率为70%。由于表面金属的等离子体共振效应和介孔材料的吸附性能,催化剂具有很高的可见光催化活性和良好的稳定性,在开发新型等离子体诱导可见光催化剂方面应用前景广阔。     

氧化铈纳米粒子光催化降解亚甲基蓝的动力学和机理

 CeO2 nanocrystals were synthesized by a simple precipitation method and calcination at 600 °C. (NH4)2Ce(NO3)6 and ammonia were used as precursors. The CeO2 nanoparticles were characterized by X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, and N2 adsorption. The photodegradation of methylene blue catalyzed by CeO2 nanoparticles was studied under UV and sunlight irradiation. The highest degradation was obtained with 1.0 g/L CeO2 at pH 11 within 125 min. The pseudo first order rate constants of dye bleaching were calculated as 16.2x10-3 and 15.7x10-3 min-1 under UV and sunlight irradiation, respectively. The effect of iso-PrOH, iodide ion, and H2O2 was studied to predict the pathway of dye degradation. The obtained results indicate the effect of photogenerated holes in the degradation mechanism of the dye. Also, the photocatalytic activity of the prepared photocatalyst was studied in the presence of several negative ions.     

Synthesis, property characterization and photocatalytic activity of the novel composite polymer polyaniline/Bi2SnTiO7

A novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7 )composite polymer was synthesized by chemical oxidation in-situ polymerization method and sol-gel method for the first time. The structural properties of novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7) have been characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray spectrometry. The lattice parameter of Bi(2)SnTiO(7) was found to be a = 10.52582(8) ?. The photocatalytic degradation of methylene blue was realized under visible light irradiation with the novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7) as catalyst. The results showed that novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7 )possessed higher catalytic activity compared with Bi(2)InTaO(7) or pure TiO(2) or N-doped TiO(2) for photocatalytic degradation of methylene blue under visible light irradiation. The photocatalytic degradation of methylene blue with the novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7) or N-doped TiO(2) as catalyst followed first-order reaction kinetics, and the first-order rate constant was 0.01504 or 0.00333 min(-1). After visible light irradiation for 220 minutes with novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7 )as catalyst, complete removal and mineralization of methylene blue was observed. The reduction of the total organic carbon, the formation of inorganic products, SO(4)2- and NO(3-), and the evolution of CO(2) revealed the continuous mineralization of methylene blue during the photocatalytic process. The possible photocatalytic degradation pathway of methylene blue was obtained under visible light irradiation.     

BiVO4-MCM-41复合催化剂的制备及其对亚甲基蓝降解的光催化活性

将单斜白钨矿结构的BiVO4固载于中孔MCM-41分子筛上,制备了BiVO4-MCM-41复合催化剂,并对催化剂进行了表征,考察了催化剂在光催化亚甲基蓝降解反应中的催化活性.结果表明,BiVO4首先在MCM-41分子筛上形成锆石结构或四面体白钨矿结构的结晶,通过水热处理之后转变为单斜结构的结晶.BiVO4-MCM-41催化剂不仅保持了BiVO4较高的光催化活性,而且提高了对亚甲基蓝的吸附性能,从而提高了对亚甲基蓝降解反应的光催化活性.     

V2O5·xH2O-BiVO4纳米复合材料的可控合成和可见光响应的光催化性质

以单斜相V2O5·xH2O纳米线为前驱物,在温和条件下合成出V2O5·xH2O-BiVO4复合光催化剂.为理解产物的物相含量、形貌和光催化性质随合成时间延长而变化的情况,利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪以及光催化性质测试实验对三个典型的V2O5·xH2O-BiVO4样品(分别在反应6、12和24 h获得)进行了研究.分析结果表明:V2O5·xH2O-BiVO4纳米复合材料由V2O5·xH2O纳米线和BiVO4纳米晶组成,并且随合成反应时间的延长,产物中V2O5·xH2O纳米线的含量逐渐减少而BiVO4纳米晶的含量逐渐增加.光催化性质测试结果表明:V2O5·xH2O-BiVO4复合光催化剂在可见光(λ>400 nm)辐射下降解亚甲基蓝时表现出了提高的光催化效率,其中在反应12 h获得的V2O5·xH2O-BiVO4样品体现出最好的光催化活性,这可能是由于其适当的组分含量和特殊的微结构有利于半导体激发和染料激发两种光催化机理的协同作用.     

水热法制备Ag3PO4/HAP复合光催化剂及其光催化性能（英文）

以牡蛎壳为原料,利用水热法合成高纯度的羟基磷灰石(HAP)载体,经磷酸银负载后,制备出纳米棒状Ag3PO4/HAP复合光催化剂。利用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)对样品进行表征,并考察不同的制备因素对催化剂降解亚甲基蓝溶液性能的影响。结果表明,当质量比为1∶2时制备的1∶2-Ag3PO4/HAP催化剂的表现最为突出,在10 min时即可达到50%的降解率,在40 min时基本降解完全,是一种高效的复合光催化剂。     

还原氧化石墨烯/TiO2纳米复合物制备及其光催化性能

采用一步水热法制备了还原氧化石墨烯-二氧化钛(RGO-P25)纳米复合物.通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)及紫外-可见漫反射谱(UVVisDRS)对复合材料的结构和光电性能进行了表征.在紫外光照和可见光照条件下,研究了不同复合比例的复合物的光催化降解甲基蓝(MB)的性能.结果表明:在水热过程中氧化石墨烯被还原,通过静电引力相互作用得到了具有较高缺陷的还原氧化石墨烯复合物.随着RGO含量的增加,复合物的禁带宽度由3.00 eV变到2.27eV,复合物的导电性增强.在可见光和紫外光光照条件下, 30 min内1%(w,质量分数)RGO-P25光催化降解甲基蓝的效率都超过了80%.紫外光照条件下, 1%RGO-P25纳米复合物催化降解N3染料, cis-Ru(H₂dcbpy)₂(NCS)₂ (H₂dcbpy = 4, 4'-二羧酸-2, 2'-联吡啶), 30 min内63%(摩尔分数)的染料被降解.与P25(75%锐钛矿, 25%金红石)相比,石墨烯的加入大大提高了光催化效率,有效抑制了电子-空穴对的复合.