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.     

CeO2/BiVO4复合可见光催化剂的制备及其催化性能的研究

通过水热法制备了CeO2/BiVO4复合可见光催化剂,并采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)和紫外-可见漫反射光谱对其晶体结构、表面形貌、化学组成以及光谱特性等进行了表征。此外还研究了光照时间、催化剂用量、不同染料、光照强度和重复使用次数对CeO2/BiVO4复合可见光催化剂和BiVO4在可见光照射下催化降解次甲基蓝活性的影响。结果表明:当光照时间为120 min,催化剂用量为1.00 g·L^-1及光照强度为1.00 mW·cm^-2时, CeO2/BiVO4复合可见光催化剂对次甲基蓝的催化降解效果最佳,并且有较高的稳定性。     

N、F共掺杂TiO2可见光响应光催化剂的酸催化水解法制备及表征

采用酸催化水解法由TiCl4、NH4F混合液合成N、F共掺杂可见光响应TiO2光催化剂(TONF).以苯酚为模型物,考察了催化剂在可见光区、紫外光区的催化活性.采用X射线光电子能谱(XPS)、紫外.可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、打描电子显微镜(SEM)及低温氮物理吸附对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构等进行表征.结果表明,适量的N、F共掺杂TONF催化剂表现出较高的可见光催化活性.N、F共掺杂可显著提高TiO2分散性能,促进锐钛矿相的形成,抑制其向金红石相转变,提高相转变温度.N掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收;F掺杂可使TiO2能隙变窄.     

N、F共掺杂TiO2可见光响应光催化剂的酸催化水解法制备及表征

采用酸催化水解法由TiCl4、NH4F混合液合成N、F共掺杂可见光响应TiO2光催化剂(TONF). 以苯酚为模型物, 考察了催化剂在可见光区、紫外光区的催化活性. 采用X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及低温氮物理吸附对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构等进行表征. 结果表明, 适量的N、F共掺杂TONF催化剂表现出较高的可见光催化活性. N、F共掺杂可显著提高TiO2分散性能, 促进锐钛矿相的形成, 抑制其向金红石相转变, 提高相转变温度. N掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收; F掺杂可使TiO2能隙变窄.     

Cu掺杂TiO2纳米管可见光催化矿化甲苯

采用低温水热法制备氢钛酸管, 通过吸附-煅烧法制备Cu掺杂TiO₂纳米管(Cu-TNT)催化剂. 利用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和电化学测试手段对样品进行表征, 并进行平面波赝势密度泛函理论(DFT)计算. 结果表明, 样品中Cu/Ti原子比接近理论值, Cu掺杂进入TiO₂晶格内部, 诱发催化剂可见光活性. 掺Cu后,Cu 3d轨道和O 2p轨道杂化形成价带顶, 价带负向偏移, 样品禁带宽度减小为2.50-2.91 eV, 具有可见光响应.以甲苯为模型污染物研究催化剂对挥发性有机化合物(VOCs)的催化去除和矿化效果. 未掺杂的TNT可见光催化活性较差; Cu掺杂量超过0.1%(Cu/Ti原子比)时, 样品催化活性也减弱; Cu掺杂量为0.1%的催化剂具有最佳可见光催化氧化能力, 7 h内甲苯的去除率达77%, 甲苯的矿化率达59%.     

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.     

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.     

N掺杂TiO_2纳米粉体的制备及其可见光催化性能

首次以钛酸纳米管(NTA)为Ti的前驱体,以尿素为N源,采用水热法制备N掺杂TiO2纳米微粒,并用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对不同条件下制备的产物进行了表征.探讨了尿素的掺杂量、水热温度对N掺杂TiO2形貌和结构的影响,并以亚甲基蓝为模型反应物考察了其在可见光下的催化性能,结果表明样品UN-130-1/2催化活性最高.     

Ag-BiVO_4复合光催化剂的制备及其可见光光催化机理的研究

BiVO4是一种优良的可见光光催化剂,但是低电荷分离效率和表面吸附性差能严重地制约了其光催化活性的提高.我们通过简单易行的一步水热法制备了银-钒酸铋复合光催化剂(Ag-BiVO4).通过XRD、EDS、XPS、SEM、DRS、PL和BET等手段对其结构和光化学性质进行了详细表征.结果表明,银以Ag和Ag2O的形态存在于催化剂表面.在可见光照射下(λ≥420nm),以染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和无色小分子水杨酸(Salicylic acid,SA)为模型污染物,考察了Ag-BiVO4和BiVO4的光催化活性.结果表明:Ag的引入能有效提高BiVO4的可见光催化活性,当Ag掺杂量为1.44%时,其光催化效率最高.吸附实验表明Ag的存在极大地加强了RhB在光催化剂表面的吸附.进一步实验表明Ag2O和Ag的相互协同作用使Ag/Ag2O-BiVO4可见光催化活性得到显著提高,其中Ag2O因与BiVO4形成p-n型异质结对其催化活性起到主导作用.     

铈掺杂石墨相氮化碳的合成及可见光光催化性能

以硝酸铈和三聚氰胺为原料,采用热解法合成系列Ce掺杂石墨相氮化碳(g-C_3N_4).采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、荧光光谱仪(PL)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对样品进行了表征.结果表明,Ce掺杂使g-C_3N_4晶粒尺寸减小,比表面积增大,光生电子/空穴对复合几率降低,并影响到能带结构.在可见光下光催化降解亚甲基蓝水溶液的结果表明,Ce掺杂g-C_3N_4的可见光光催化活性远优于纯g-C_3N_4.其中,0.10-Ce-C_3N_4样品80 min内对亚甲基蓝的降解率高达98.51%,速率常数达0.0506 min~(-1),是纯g-C_3N_4的4.9倍.     

Synthesis of BiVO_4 nanosheets-graphene composites toward improved visible light photoactivity

Two-dimensional （2-D） BiVO4 nanosheets-graphene （GR） composites with different weight addition ratios of GR have been prepared via a facile wet chemistry process. X-ray diffraction （XRD）, Raman spectra, X-ray photoelectron spectra （XPS）, UV-vis diffuse reflectance spectra （DRS）, field-emission scanning electron microscopy （FE-SEM）, transmission electron microscopy （TEM）, nitrogen adsorption-desorption, transient photocurrent response and photoluminescence （PL） spectra were employed to determine the properties of the samples. It is found that BiVO4 nanosheets could pave well on the surface of graphene sheets. BiVO4 nanosheets-GR composites with a proper addition amount of GR exhibited higher photocatalytic activity than bare BiVO4 nanosheets toward liquid-phase degradation of rhodamine B （RhB） and methyl orange （MO） under visible light irradiation. The enhancement of photocatalytic activities of BiVO4 nanosheets-GR composites can be attributed to the effective separation of photoexcited electron-hole pairs. This work not only provides a simple strategy for fabricating specific 2-D semiconductor-2-D GR composites, but also opens a new window of such 2-D semiconductor-2-D GR composites as visible light photocatalysts toward an improved visible light photoactivity in purifying polluted water resources.     

Controlled synthesis of olive-shaped Bi2S3/BiVO4 microspheres through a limited chemical conversion route and enhanced visible-light-responding photocatalytic activity

Well-defined olive-shaped Bi(2)S(3)/BiVO(4) microspheres were synthesized through a limited chemical conversion route (LCCR), where olive-shaped BiVO(4) microspheres and thioacetamide (TAA) were used as precursors and sulfur source, respectively. The as-synthesized products were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), high-resolution transmission microscope (HRTEM), X-ray photoelectron spectra (XPS), UV-visible diffuse-reflectance spectroscopy (UV-vis DRS), and photoluminescence (PL) spectra in detail. Compared with pure BiVO(4) microspheres and Bi(2)S(3) nanorods, the Bi(2)S(3)/BiVO(4) products showed obviously enhanced photocatalytic activity for the degradation of rhodamine B (Rh B) in aqueous solution under visible-light irradiation (λ > 400 nm). In addition, the Bi(2)S(3)/BiVO(4) composite microspheres showed good visible-light-driven photocatalytic activity for the degradation of refractory oxytetracycline (OTC) as well. On the basis of UV-vis DRS, the calculated energy band positions, and PL spectra, the mechanism of enhanced photocatalytic activity of Bi(2)S(3)/BiVO(4) was proposed. The present study provides a new strategy to design composite materials with enhanced photocatalytic performance.     

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%。     

钴掺杂二氧化钛的光催化制氢性能

采用聚合络合法（PCM）制备出钴掺杂二氧化钛（CO/TiO₂）光催化剂.以热重-差示扫描量热同步热分析（TGA-DSC）,傅里叶变换红外（FT-IR）光谱,X射线粉末衍射（XRD）,氮气吸附-脱附,紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）,X射线光电子能谱（XPS）等手段对材料进行了表征.采用光催化制氧作为探针反应,以氧气的产量评价材料的光催化性能结果表明:采用聚合络合法制备的样品主体成分为锐钛矿晶型的二氧化钛,钴元素呈高度分散,钴的掺杂能够明显提升二氧化钛光催化材料的光催化制氢活性,当钴钛物质的量之比为0.3%时,催化剂具有最佳的光催化制氢活性,达到2499μmol,是同等条件下制备的无掺杂二氧化钛的近六倍.还对钴离子掺杂增强机理进行了探讨.     

水热pH值对溴氧化铋组成、形貌及光催化性能的影响

通过调节pH值一步水热法制备溴氧化铋光催化剂,并利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）和固体荧光光谱（PL）等方法对其进行表征。在可见光（γ>420 nm）照射下,通过对水溶液中罗丹明B,甲基橙和苯酚的降解效果来评价溴氧化铋的光催化活性。结果表明,由于B9提高了对可见光的吸收以及电子-空穴对的分离效率,B9具有最好的光催化活性,同时探索水热pH值对制备溴氧化铋的形貌和组成的影响,并说明了不同水热pH值下溴氧化铋的合成过程。     

Synthesis, characterization and photocatalytic property of AgBr/BiPO4 heterojunction photocatalyst

A novel heterojunction AgBr/BiPO(4) photocatalyst was synthesized with the hydrothermal method. The photocatalyst was characterized by X-Ray powder Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray Photoelectron Spectrscopy (XPS) and Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS). The XRD, SEM-EDS, TEM and XPS analyses indicated that the heterojunction structure formed during the process of hydrothermal treatment. The photocatalytic activity of the photocatalysts was evaluated by degradation of methylene blue dye (MB). The results indicated that the AgBr/BiPO(4) heterojunction exhibited a much higher photocatalytic activity than the pure BiPO(4). The mechanism of the enhancing AgBr/BiPO(4) heterojunction's photocatalytic activity was discussed. It was also found that the photocatalytic degradation of MB over AgBr/BiPO(4) heterojunction photocatalysts followed the pseudo-first-order reaction model.     

C-N-S-TiO2光催化剂的制备、表征及其性能

以钛酸四丁酯为钛源、功能生物小分子胱氨酸为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法同步合成了C-N-S-TiO2光催化剂,利用XRD、XPS、FT-IR和DRS等测试技术对样品的结构及物化性能进行了表征。XRD和DRS分析表明,共掺杂抑制了TiO2晶粒的生长,提高了晶相转变温度,且C-N-S-TiO2样品的吸收带边明显"红移",光吸收范围一直延长至800 nm左右。XPS分析结果显示,C-N-S-TiO2样品表面产生了杂质能级,C、S元素分别取代部分晶格Ti4+以CO23-和S6+形式存在;而N峰呈宽化状态,以O—Ti—N和Ti—O—N键存在,且样品表面羟基含量明显增加。以罗丹明B染料为模型污染物,考察了该催化剂的可见光催化活性。结果表明,与P25 TiO2比较,C-N-S-TiO2光催化剂活性得到改进,C-N-S-TiO2光催化剂在470～800 nm波长下辐射120 min后对罗丹明B的降解率可高达83%。     

BiVO4光催化去除废水中的四环素和环丙沙星

利用微波水热法制备单斜白钨矿型BiVO4为光催化剂,探讨其对抗生素类污染物的去除效果.同时利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)和场发射扫描电镜(FE-SEM)等测试手段对样品结构和性能进行了表征.以四环素(TC)和环丙沙星(CIP)为目标污染物,研究光照时间、pH及Cu(Ⅱ)共存对BiVO4光催化降解抗生素性能的影响.结果表明:BiVO4对TC和CIP的光催化具有较为宽泛的pH适用范围,其中TC在pH为5~12之间具有良好的效果,pH=8时,降解效率达到74%;CIP在pH为4~9之间适用范围最好,降解率由26%升高到37%.此外,对TC和CIP光催化降解机理和可能的降解途径进行探讨,光催化降解主要机理是有效光生电子-空穴与OH-和O2结合,将TC和CIP分解为中间产物CO2和H2O.总之,单斜白钨矿型BiVO4用于模拟抗生素废水的研究,取得一定效果,可为实际抗生素废水的处理提供参考.