可见光完全分解水光催化剂Bi0.5La0.5VO4的制备和表征

通过高温固相法合成了光催化剂Bi0.5La0.5VO4,用N2吸附-脱附、X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见漫反射光谱对催化剂进行了表征,并初步讨论了其能带结构.结果表明,Bi0.5La0.5VO4为BiVO4和LaVO4的固溶体,其禁带宽度约为2.70eV,对应的吸收边为470nm,负载Pt,RuO2和Pt-Cr2O3等后,在紫外光和可见光下均有光催化活性.其中负载Pt-Cr2O3时,其光催化活性最高,可以在紫外光和可见光下完全分解水.在紫外光照射下,生成氢气和氧气的速率分别为28.86和14.34μmol/h.结果还表明,通过形成固溶体来调节价带和导带,是获得可见光响应光催化剂的一种可行的方法.     

光催化剂Bi1-xGdxVO4的制备和表征及其光催化分解水

通过高温固相法合成了不同组分的光催化剂Bi1-xGdxVO4(x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.0), 并用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)对催化剂Bi1-xGdxVO4进行了表征和分析. XRD结果表明, 在Bi1-xGdxVO4中存在两种结构, 当0.3≤x≤1.0时, Bi1-xGdxVO4为四方晶系硅酸锆型结构; 当x=0时, 为单斜晶系白钨矿结构BiVO4; 当0相似文献   

粉煤灰漂珠负载Bi_2WO_6复合材料的制备及光催化性能研究（英文）

以工业固体废弃物粉煤灰漂珠(fly ash cenospheres,FACs)为载体,采用水热法制备了新颖的漂珠负载Bi2WO6复合材料(Bi2WO6/FACs),通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X-射线光电子能谱(XPS),和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行了表征。XRD数据显示了正交相Bi2WO6的特征衍射峰。DRS结果证实了引入FACs后Bi2WO6对可见光的吸收增强。在可见光的照射下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解评价了Bi2WO6/FACs复合材料的光催化性能。结果表明:Bi2WO6/FACs的光催化性能优于纯Bi2WO6的,其一级反应速率常数(k)为后者的2.4倍。尤其是由于漂珠质轻中空的特性,Bi2WO6/FACS复合光催化剂可长时间漂浮于水面,既能充分吸收光能,又有利于催化剂的回收和重复利用。     

粉煤灰漂珠负载Bi2WO6复合材料的制备及光催化性能研究

以工业固体废弃物粉煤灰漂珠(fly ash cenospheres,FACs)为载体,采用水热法制备了新颖的漂珠负载Bi2WO6复合材料(Bi2WO6/FACs),通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X-射线光电子能谱(XPS),和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行了表征。XRD数据显示了正交相Bi2WO6的特征衍射峰。DRS结果证实了引入FACs后Bi2WO6对可见光的吸收增强。在可见光的照射下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解评价了Bi2WO6/FACs复合材料的光催化性能。结果表明:Bi2WO6/FACs的光催化性能优于纯Bi2WO6的,其一级反应速率常数(k)为后者的2.4倍。尤其是由于漂珠质轻中空的特性,Bi2WO6/FACS复合光催化剂可长时间漂浮于水面,既能充分吸收光能,又有利于催化剂的回收和重复利用。     

BiOI/Bi_2WO_6对甲基橙和苯酚的光催化降解及光催化机理(英文)

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-Vis DRS)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。     

WO_3/Bi_(12)SiO_(20)光催化降解气相苯

用气液反应法和化学溶液分解技术(CSD)分别制备了WO3和Bi12SiO20粉末,并将二者耦合,合成出WO3/Bi12SiO20复合光催化剂.以气相苯的降解为探针反应,考查了催化剂的光催化活性.结果表明:耦合后的WO3/Bi12SiO20催化剂的催化活性显著提高,其中30%(w)WO3/Bi12SiO20在紫外光下对苯的降解率明显优于P-25,而且催化剂具有一定的可见光响应能力.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附(BET)和紫外-可见漫反射(UV-VisDRS)等手段对催化剂进行了表征.结果表明:WO3与Bi12SiO20之间存在良好的能带协同作用.WO3与Bi12SiO20耦合后,催化剂的光响应范围拓宽,光生电子和空穴能有效地分离,光生电子和空穴产生速率增大,所以催化剂活性提高.     

离子交换法制备高光催化活性Bi2WO6@Bi2S3异质结纳米片

社会经济快速发展的同时, 也带来了日益严峻的环境污染问题. 半导体光催化氧化技术因节能环保而在环境领域有广阔的应用前景. 作为最具有代表性的半导体光催化材料, TiO2因为其禁带宽度(3.2 eV)比较大, 只能被紫外光激发, 因而对太阳能的利用率较低. 作为一种最简单的含铋层状氧化物, Bi2WO6的禁带宽度(2.7 eV)相对较小, 可以部分利用太阳光中的可见光, 因而受到广大研究者的青睐. 但是, Bi2WO6光催化材料的可见光响应范围较窄, 仅能被波长小于450 nm的光激发, 且激发后的光生载流子容易复合, 导致光催化效率不高. 因此, 迫切需要对Bi2WO6光催化材料进行结构修饰与改性,采用拓展其光响应范围和抑制载流子复合, 来提高其光催化活性.本文采用离子交换法原位合成了具有核-壳结构的Bi2S3@Bi2WO6纳米片, 充分利用Bi2S3优良的可见光响应性能和半导体异质结光催化剂的构建, 来提高Bi2WO6的光催化活性. 结果表明, 随着Na2S·9H2O用量从0增加到1.5 g, 所得催化剂的光活性不断提高, X3B的降解速率常数由0.40×10-3min-1增加到6.6×10-3min-1, 催化剂活性提高了16.5倍. 当进一步增加Na2S·9H2O的用量时(1.5-3.0 g), 复合催化剂的光活性下降. 这是由于过多Na2S·9H2O的引入导致在催化剂表面生成了没有光活性的NaBiS2层(Bi2S3+ Na2S = 2NaBiS2), 占据了催化剂的活性位点, 阻碍了染料分子与催化剂的直接接触. Bi2WO6@Bi2S3异质结纳米片光活性的提高, 可归因于Bi2S3的敏化作用极大拓展了复合催化剂的光响应范围; 另一方面, Bi2WO6和Bi2S3两者之间的半导体异质结效应有效促进了光生载流子在空间的有效分离, 抑制了光生电子-空穴的复合, 从而提高了复合催化剂的催化效率. 本研究为其他半导体复合材料的原位生长制备提供了新的思路.     

异质结构AgCl/Bi2WO6微米球制备、表征及其光催化性能

首先利用水热法制备了由纳米片组装的粒径为1.5–2μm的Bi2WO6微球,然后在微球表面沉积了不同含量的AgCl (5 wt%,10wt%,20wt%,30wt%),制备了异质结构AgCl/Bi2WO6微球光催化剂.利用X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、紫外-可见漫反射吸收等手段对所制的光催化剂进行表征,并以紫外光和可见光分别为光源,罗丹明B为降解对象测试了其光催化活性,考察复合不同含量的AgCl对Bi2WO6光催化剂的性能影响.结果表明,沉积AgCl对Bi2WO6的晶体结构、表面性能和光吸收性能没有产生明显影响,但大幅度提高了Bi2WO6的紫外和可见光催化活性.当复合20wt%AgCl时, AgCl/Bi2WO6光催化活性最佳,紫外光下比纯Bi2WO6提高了2.2倍,可见光下提高了1倍.这主要是由于形成的AgCl/Bi2WO6异质结能有效抑制光生电子和空穴的复合,从而提了其光催化性能.     

增强光催化活性的3D分级结构Bi2WO6微球及表面酸性

以KNO3为矿化剂,用水热法制备了3D分级结构Bi2WO6微球,通过XRD、SEM、BET对产物进行了表征.探讨了3D分级结构Bi2WO6微球可能的形成机理.以罗丹明B为模型污染物,研究了合成产物的光催化性质.结果表明:在紫外光下,RhB的降解以共轭结构断裂的光催化反应为主;而在可见光照射下,RhB的降解可能是光催化和光敏化共同作用的结果.进一步以吡啶为探针分子,通过吸附吡啶红外光谱探讨了Bi2WO6表面酸性与光催化降解RhB之间的关系.研究显示,Bi2WO6具有较强的表面酸性,增强了Bi2WO6与RhB分子之间吸附作用,有利于染料分子上的电子跃迁至催化剂上,易于发生光敏化和光催化反应.     

掺杂不同pH值Bi_2WO_6对ZrO_2-TiO_2光催化降解苯的影响

将不同pH值下制备的Bi2WO6掺杂到共沉淀法制备的ZrO2-TiO2中合成一系列Bi2WO6-ZrO2-TiO2复合催化剂用于光催化降解苯。采用了X射线衍射(XRD),N2吸脱附,紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱,傅里叶红外变换光谱(FT-IR)和X光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征。结果表明随着pH值的增大,催化剂晶粒尺寸减小,比表面积增大。Bi2WO6的掺杂降低了催化剂的禁带宽度,使催化剂感光范围拓展到可见光区。通过对气相苯的降解实验发现,掺杂pH=7的Bi2WO6的复合氧化物催化剂的紫外和可见光催化活性最高。     

柠檬酸辅助水热法制备可见光高效去除甲基橙的Bi2WO6纳米片

以Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO3 ·2H2O为原料,以柠檬酸为络合剂,采用辅助水热法制备了Bi2WO6纳米片,运用X射线衍射、扫描电镜、场发射高分辨透射电镜、拉曼光谱、红外光谱和紫外-可见漫反射光谱等手段对样品进行了表征,并考察了该催化剂光催化去除甲基橙反应性能.结果表明,通过调节体系的pH值可制得结晶度良好...     

Visible-light-induced degradation of rhodamine B by nanosized Bi2WO6

Visible-light-induced photodegradation of rhodamine B over nanosized Bi2WO6 has been observed. Bi2WO6 exhibited a high photoactivity to photodegrade rhodamine B in the central pH solution under visible irradiation (lambda > 420 nm). After five recycles for the photodegradation of rhodamine B, the catalyst did not exhibit any significant loss of activity, confirming the photocatalyst is essentially stable. The total organic carbon measurement displayed that a high degree of mineralization was achieved in the present photochemical system. The results of density functional theory calculation illuminated that the visible-light absorption band in the Bi2WO6 catalyst is attributed to the band transition from the hybrid orbitals of Bi6s and O2p to the W5d orbitals. The Bi2WO6-assisted photocatalytic degradation of rhodamine occurs via two competitive processes: a photocatalytic process and a photosensitized process. The transformation of rhodamine is mainly via the photocatalytic process. Kinetic studies by using electron spin resonance and the radical scavenger technologies suggest that *OH is not the dominant photooxidant. Direct hole transfers and O2*- could take part in Bi2WO6 photocatalysis. This study provided a possible treatment approach for organic pollutants by using visible light in aqueous ecosystems.     

碳修饰钨酸铋光催化降解水体中的邻苯二甲酸酯

以Bi(NO3)3.5H2O、Na2WO4.2H2O为反应物,采用水热法,经由葡萄糖炭化合成了碳修饰Bi2WO6(C-Bi2WO6)催化剂;考察了C-Bi2WO6光催化降解3种邻苯二甲酸酯(PAEs)的催化性能.结果表明:C-Bi2WO6对PAEs的降解效果优于Bi2WO6,特别是在葡萄糖与Na2WO4.2H2O质量比约10∶100条件下得到的催化剂的催化性能最优.与此同时,当PAEs的pH=6时,降解效果最好;而PAEs的浓度也对PAEs的光催化降解有一定的影响.     

圆盘状Bi2WO6-BiPO4异质结的水热合成及光催化性能

采用水热法制备Bi2WO6-BiPO4异质结光催化剂．利用模拟太阳光照射下的罗丹明B降解实验评价了Bi2WO6-BiPO4复合物的光催化性能．结果表明,Bi2WO6-BiPO4光催化活性比Bi2WO6和BiPO4高得多．当Bi2WO6与BiPO4的摩尔比为1：1时复合光催化剂对罗丹明B的降解率最高．Bi2WO6-BiPO4催化活性增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结结构,其内建电场能够促进光生载流子的分离．同时,Bi2WO6的加入增强了其对可见光的吸收．研究表明O2^· -和h^＋在光催化降解过程中是主要的活性物种.     

Z-机制磷酸银/钨酸铋复合物的构建及其可见光催化降解有机污染物(英文)

环境危害不仅对人类健康构成巨大威胁,而且也阻碍了经济社会的快速发展.光催化剂通过利用太阳能来降解污染物为环境问题提供一条理想的途径.光催化剂的制备应该考虑以下几点:(1)对可见光响应;(2)高量子效率和稳定性;(3)安全、廉价、无毒的原材料.早期的一些催化剂如二氧化钛、氧化锌、硫化锌、锗酸锌和磷酸铋等在紫外线照射下表现出优秀的光催化活性.但是紫外光是稀有的,而且对人体健康有害.近年来,对宽带隙半导体的改性如掺杂、贵金属沉积、构建异质结或固溶体催化剂取得了有效进展.遗憾的是,受限于材料的固有属性,有限的改进仍然不能满足实际应用的需求.因此,探索高效稳定的可见光驱动的光催化剂依然是十分有意义的.磷酸银在可见光下表现出超强的光催化降解有机污染物和产氧的能力,但是磷酸银容易受到光腐蚀,光催化活性和稳定性很难维持.另外,磷酸银导带上的电子电势较正,这将导致其很难在光催化过程中被利用.而磷酸银导带上电子的积累会抑制其内部电子空穴对的分离,从而对磷酸银的光催化活性和稳定性造成不利影响.本文选择钨酸铋纳米片与磷酸银复合去抑制电子空穴对的复合和进一步提高磷酸银的活性和稳定性.样品的粉末X射线衍射、能谱和X光电子能谱的分析证实了磷酸银/钨酸铋复合物已经被成功合成.稳态荧光光谱证实了磷酸银/钨酸铋复合物的构建可以作为一种有效抑制电子和空穴对复合的手段.通过对样品进行光催化降解次甲基蓝的实验,我们发现磷酸银/钨酸铋复合材料展现出比磷酸银和钨酸铋更强的光催化活性.其中,磷酸银/钨酸铋光催化降解次甲基蓝的速率为0.61385 min~(-1),这是磷酸银(0.47179 min~(-1))和钨酸铋(0.10270 min~(-1))活性的1.3和6.0倍.同时,磷酸银/钨酸铋表现出耐久的稳定性,在连续五次光降解过程中几乎没有明显的活性损失.进一步通过对磷酸银/钨酸铋复合材料进行光催化活性成分的捕获实验,我们发现空穴、超氧负离子自由基和羟基自由基都发挥了一定的作用.最后,我们讨论了光催化机制,Z-机制光催化机制被认为是合理的.     

Facile in situ synthesis of the bismuth oxychloride/bismuth niobate/TiO(2) composite as a high efficient and stable visible light driven photocatalyst

Fe-ions modified mesoporous Bi(2)WO(6) nanosheets (Fe-Bi(2)WO(6)) were successfully synthesized via a simple two-step method, which involved a template-free hydrothermal process and a following impregnation treatment. The resultant products were characterized by XRD, TEM, XPS, EDX, ESR, UV-Vis, PL, and visible light photocatalytic measurements. Experimental results indicated that the addition of a small amount Fe-ions (optimized content at 0.1 wt.%) could evidently improve the activity of Bi(2)WO(6). The apparent reaction rate of Fe-Bi(2)WO(6)-0.1% (k, 0.099 min(-1)) was 3.2 times higher than that of Fe-Bi(2)WO(6)-0% (k, 0.031 min(-1)). The Fe-ions mainly existed as Fe(3+) and Fe(2+) ions, which were uniformly distributed on the surface of Bi(2)WO(6) nanosheets and some Fe(3+)-ions substituted Bi(3+)-ions in Bi(2)O(2) layers. Both of the concentration and state of Fe-ions played vital factors for the improved visible light photocatalytic activities.     

Cl-诱导的含氧空位原子层厚Bi2WO6的可控合成及其深度氧化NO性能

开发具有高量子效率的半导体光催化材料是极具前景的解决能源短缺和环境污染问题的策略.在已报道的诸多光催化材料中,超薄二维(2D)材料表现突出,凭借其高效的载流子分离传输性能备受研究者的青睐.然而,苛刻的合成条件、缺乏表面活性位点等问题制约了其应用.因此,温和可控地合成具有大量活性位点的原子层厚2D材料具有重要的意义.作为典型的Aurivillius氧化物,Bi₂WO₆具有独特的层状晶体结构和合适的能带位置;另一方面,其表面Bi?O键的能量较低,氧原子在缺氧条件下经热处理容易逸出,进而产生氧空位.已知氧空位引入是调节半导体能带组成和电子结构的有效手段,不仅能改善其光电性能,而且能提供反应活性位点;因此,Bi₂WO₆是设计合成具有大量活性位点(氧空位)的原子层厚2D材料的理想平台.基于此,本文拟开发温和可控的合成策略,制备表面相对干净的含氧空位原子层厚Bi₂WO₆材料,并将其用于大气污染物NO的氧化去除.本文首先通过理论计算预测了卤素离子在调控Bi₂WO₆晶体生长和表面氧空位引入方面的作用,发现卤素离子尤其是Cl^-不仅能减小原子层厚Bi₂WO₆的表面能(γ),使其稳定存在;而且能降低Bi₂WO₆(001)晶面上氧空位生成能(ΔE).受此启发,我们设计了Cl^-辅助的溶剂热法,成功制备了含表面氧空位的原子层厚Bi₂WO₆材料;并利用高分辨透射电镜技术、X射线光电子能谱等考察了Cl^-的存在形式,及其调控Bi₂WO₆晶体生长和表面氧空位形成的机理:Cl^-因为静电作用吸附在[Bi2O₂]²⁺层上,一方面抑制Bi₂WO₆原子层堆积;另一方面,Cl^-与[Bi2O₂]2+层上Bi原子成键,削弱相邻的Bi?O键,利于O原子逸出形成表面氧空位.在此基础上,将设计合成的含氧空位的原子层厚Bi₂WO₆材料用于空气污染物NO的光催化去除.结果表明,Cl^-辅助合成的BWO-Cl可见光催化去除NO的效率高达64%;且其氧化NO至NO3?的选择性为98%.为了进一步分析BWO-Cl在NO氧化反应中的高活性和高选择性的原因,进行了理论计算与光电化学测试、活性物种分析、原位漫反射红外光谱(in-situ DRIFTs)等表征.结果表明,反应的高活性源于材料原子层厚2D结构及其表面丰富的氧空位对光电性质的改善;高选择性则归因于氧空位增强了Bi₂WO₆吸附活化O₂为?O₂^?的能力,促使NO沿着热力学有利的路径氧化至NO3?.该工作初步展示了卤素离子在调控Bi₂WO₆晶体生长及表面氧空位引入方面的重要作用,对设计合成高活性的原子层厚2D材料具有指导意义;与此同时,材料在NO氧化方面展现出的高活性与高选择性也为构建高效的NO去除体系提供了新思路.