La掺杂在BiOBr光催化剂氧化和还原性能调控中的不同作用

同时使用有机溴源十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和无机溴源NaBr,通过溶剂热法合成了具有层状类囊体结构的La掺杂BiOBr光催化剂。通过第一性原理（DFT）计算了La掺杂对BiOBr能带结构的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及荧光光谱对催化剂进行了表征。在可见光照射下,以光催化降解酸性橙Ⅱ和氨氮废水测试了La-BiOBr的氧化性能;以亚甲基蓝为还原指示剂,测试了La-BiOBr的还原性能。研究表明,La的掺杂可以促进晶粒的堆积。而且BiOBr的氧化性能和还原性能分别被促进和抑制,即La的掺杂促进了BiOBr光催化剂的氧化性能,抑制了其还原性能。     

La掺杂在BiOBr光催化剂氧化和还原性能调控中的不同作用

同时使用有机溴源十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和无机溴源NaBr，通过溶剂热法合成了具有层状类囊体结构的La掺杂BiOBr光催化剂。通过第一性原理（DFT）计算了La掺杂对BiOBr能带结构的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及荧光光谱对催化剂进行了表征。在可见光照射下，以光催化降解酸性橙Ⅱ和氨氮废水测试了La-BiOBr的氧化性能；以亚甲基蓝为还原指示剂，测试了La-BiOBr的还原性能。研究表明，La的掺杂可以促进晶粒的堆积。而且BiOBr的氧化性能和还原性能分别被促进和抑制，即La的掺杂促进了BiOBr光催化剂的氧化性能，抑制了其还原性能。     

氮掺杂还原氧化石墨烯/四氧化三钴双功能催化剂的制备及表征

采用尿素作为氮源,通过热退火法制备氮掺杂还原氧化石墨烯,然后以乙酰丙酮钴作为钴源通过水热法制备氮掺杂还原氧化石墨烯/四氧化三钴杂化纳米片作为催化氧还原和氧析出反应的双功能催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱仪(XPS)等对其进行形貌结构表征,通过旋转圆盘电极等电化学测试对其电催化性能进行分析,可以看出该催化剂具有良好的氧还原和氧析出催化性能。     

BiOBr的可控制备及对废水中卡马西平的有效降解

以Bi(NO₃)₃·5H₂O为原料, 乙醇为介质, KBr和/或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为溴源, 采用溶剂热法合成了不同结构和性能的BiOBr微纳米材料, 通过 X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 红外光谱仪(FTIR)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及比表面积和孔隙度分析仪对产物进行了表征. 结果表明, 溴源(KBr, CTAB)对BiOBr的结晶特性和形貌有重要影响, 其中采用双溴源且KBr与CTAB摩尔比为3∶7时制得的BiOBr(K∶C=3∶7)光催化剂在模拟太阳光下具有最优的光催化性能, 光照20 min后对废水中卡马西平的降解速率常数是以KBr为溴源制备的BiOBr(K)的4.10倍和以CTAB为溴源制备的BiOBr(C)的2.14倍. BiOBr(K∶C=3∶7)优异的光催化活性可归因于其高暴露的(110)晶面、 表面羟基、 疏松的片层状形貌及较大的比表面积和孔体积. 活性物种淬灭实验结果表明, BiOBr(K∶C=3∶7)的光催化活性主要源于光生空穴、 羟基自由基和电子.     

有序介孔三氧化二铟/还原氧化石墨烯纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以有序介孔三氧化二铟(m-In2O3)和还原氧化石墨烯(RGO)为原料,采用紫外光照射法合成了介孔三氧化二铟/还原氧化石墨烯(m-In2O3-RGO)复合光催化剂.利用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、漫反射吸收光谱(DRS)和光电流测试等手段对样品进行表征.在可见光照射下,以对氯苯酚(4-CP)为目标污染物,考察了m-In2O3-RGO光催化剂的催化性能.结果表明,m-In2O3-RGO光催化剂具有完整的晶型和规则的孔道结构,有利于光生电子和空穴的分离.同时,作为固态电子受体与传输体的RGO促进了光生电子-空穴对的传输和分离,有效提高了可见光催化性能.掺杂2%(质量分数)RGO的复合光催化剂性能最佳,4 h可将4-CP降解96%以上,催化剂经多次循环使用后,其光催化活性基本保持不变.     

Bi含量对溴氧化铋光催化性能的影响

采用水热法和溶剂热法制备BiOBr、Bi3O4Br和Bi4O5Br2三种光催化剂,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)与紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)表征光催化剂的晶体结构、表面形貌和光学性能,利用密度泛函理论计算光催化剂的能带结构和态密度,在可见光照射下,通过降...     

不同溴源制备铁掺杂BiOBr及其可见光光催化活性研究

采用不同溴源制备铁改性溴氧化铋(Fe-BiOBr)并结合X-射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、紫外可见漫反射和荧光分光光度计对催化剂进行表征。发现以NaBr作溴源能成功得到Fe掺杂BiOBr,Fe进入BiOBr晶格内部形成了Bi-O-Fe或Br-O-Fe键,Fe含量约为0.20(Fe与Bi原子比),禁带宽度为1.92 eV。相同制备条件下以CTAB为溴源只能得到单纯的BiOBr,禁带宽度为2.78 eV,按其含Fe量将两种溴源制备的BiOBr分别命名为Fe0.2-BiOBr和Fe0-BiOBr。在可见光下(λ≥420 nm)降解罗丹明B发现Fe0.2-BiOBr具有更优越的可见光活性。结合电子自旋共振及自由基捕获等实验,推测Fe 3d轨道参与了BiOBr的价带和导带形成,使其禁带宽度减少,电子空穴复合率降低,其光催化氧化机理主要涉及超氧自由基(O2??)。     

模板法制备的掺镧氧化镍多孔空心微球及电化学电容性能

采用模板法在水热条件下合成了掺La的NiO多孔空心球。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱(EDS)对其结构和形貌进行了表征。采用循环伏安、恒流充放电技术对其电化学性能进行了测试,研究结果表明,La掺杂对NiO空心球的粒径、壳层厚度和电化学性能均有显著影响,当La掺杂量为1.30mol%时,掺杂后NiO的单电极比电容达到205 F.g-1,比未掺杂的提高了50%,并且表现出良好的循环稳定性和可逆性。     

La掺杂Bi2O3的制备、表征与可见光催化活性

采用浸渍法制备了La掺杂Bi2O3(La-Bi2O3)光催化剂,利用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)等分析测试手段对样品的La掺杂量、晶体结构和光谱特征等进行了表征,并以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)水溶液的降解作为探针反应,考察了样品的可见光催化性能.结果表明,适量的La掺杂能有效抑制Bi2O3由四方相向单斜相转变,并将光吸收范围拓展到550 nm以上.掺杂的La可取代Bi2O3晶格中部分Bi,形成Bi—O—La键,并生成了少量镧铋复合氧化物(La0.176Bi0.824O1.5),它们的存在能有效抑制光生电子-空穴对的复合,从而提高光催化量子产率.可见光照射下2,4-DCP的光催化降解实验表明,La-Bi2O3具有良好的可见光催化性能,并且当La的掺杂量为3%(摩尔分数)时,催化剂的可见光催化效率最高.     

La或N掺杂SiC纳米线的制备、场发射性能及第一性原理计算

采用化学气相沉积法和气相掺杂法, 分别制备了La 或N掺杂的SiC 纳米线. 利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线能量色散谱(EDS)分析和X射线衍射(XRD)等测试手段对两种产物的微观形貌、元素组成和物相结构进行了系统表征. 以合成产物作为阴极, 对其场发射性能进行测试, 结果表明: SiC 纳米线的开启电场值和阈值电场值由未掺杂的2.3、6.6 V·μm^-1分别降低为1.2、5.2 V·μm^-1(La 掺杂)和0.9、0.4 V·μm^-1(N 掺杂). 采用Material Studio 软件中的Castep 模块建立(3×3×2)晶格结构模型, 对未掺杂、La 或N掺杂SiC 的能带结构和态密度进行计算, 结果显示: La或N掺杂后, 在费米能级附近产生了新的La 5d或N 2p掺杂能级, 导致禁带宽度(带隙)变窄, 使得价带电子更容易跨越禁带进入导带, 从而改善SiC纳米线的场发射性能.     

自由基反应诱导的溴功能化还原氧化石墨烯的制备

以氧化石墨烯(GO)为原料,N-溴代丁二酰亚胺(NBS)为溴代试剂,硫代硫酸钠为还原剂,通过羧基化、溴化和还原三步法,采用自由基反应的方式制备了溴功能化还原氧化石墨烯(rGOBr).通过X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱、拉曼光谱以及X射线光电子能谱等手段对rGOBr的结构、微观形貌和元素组成进行了表征.结果表明,溴元素以共价键的形式分布在石墨烯表面.本方法原料来源广泛、操作简单且条件温和,为石墨烯的溴功能化提供了一条新途径.     

高活性、可循环的Pt-Cu@3D石墨烯复合催化剂的制备和催化性能（英文）

以氧化石墨烯为前驱体,通过氧化还原法制备了具有三维大孔稳定结构的Pt-Cu@3D石墨烯催化剂。作为载体,三维石墨烯的宏观大孔结构具有大比表面积,可以更好地促进催化反应中的传质过程。以对硝基苯酚的还原为模型反应,通过实验确定Pt与Cu的最佳质量比为3:5,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和能量色散X射线光谱(EDX)等方法对最优催化剂的结构进行了表征。催化测试表明复合催化剂在对硝基苯酚还原反应中具有高效稳定、低成本、可循环的良好性能。     

微波固相法快速制备氮掺杂石墨烯

以鳞片石墨为原料, 首先通过Hummers法制备氧化石墨, 再将洗涤至中性的氧化石墨分散液与乙二胺反应得到功能化石墨烯。干燥后的功能化石墨烯在微波辐照下能瞬间产生高热, 促使接枝的乙二胺分子分解并实现对石墨烯原位掺杂制备出氮掺杂石墨烯。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)对样品的形貌、结构和组成进行了表征。结果表明:该合成途径能成功实现对氧化石墨烯的还原和掺杂, 所合成的氮掺杂石墨烯呈现透明绢丝状结构。     

微波固相法快速制备氮掺杂石墨烯

以鳞片石墨为原料,首先通过Hummers法制备氧化石墨,再将洗涤至中性的氧化石墨分散液与乙二胺反应得到功能化石墨烯。干燥后的功能化石墨烯在微波辐照下能瞬间产生高热,促使接枝的乙二胺分子分解并实现对石墨烯原位掺杂制备出氮掺杂石墨烯。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)对样品的形貌、结构和组成进行了表征。结果表明:该合成途径能成功实现对氧化石墨烯的还原和掺杂,所合成的氮掺杂石墨烯呈现透明绢丝状结构。     

n-p异质结型CdS/BiOBr复合光催化剂的制备及性能

采用两步水热法制备了CdS/BiOBr复合光催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其物相、表面结构、光响应性等性质进行了表征.结果表明,合成的CdS/BiOBr复合材料是n-p型异质结,由CdS颗粒裹附在BiOBr纳米球的表面构成,这种结构不仅具有良好的可见光响应范围,且有利于光生电子的迁移,并有效地抑制光生电子/空穴对的复合.通过光催化降解模拟染料废水和光催化脱除模拟含硫燃料评价了CdS/BiOBr复合材料的可见光催化性能.结果表明,6%(质量分数)CdS/BiOBr降解次甲基蓝的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的5.3和9.6倍,脱除噻吩的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的1.9和3.2倍.CdS/BiOBr具有良好的光催化稳定性,循环使用5次后,降解率仍能达到90%以上.     

溴氧化铋/石墨烯可见光下光催化氧化脱硫的研究（英文）

采用水热法制备了BiOBr/石墨光催化剂,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、固体荧光(PL)和紫外-可见漫反射光谱(UV-visDRS)等方法对其进行表征。以二苯并噻吩的环己烷溶液为模拟油品,考察反应温度、石墨烯负载量和氧化剂H_2O_2用量等条件对BiOBr/石墨光催化氧化脱除模拟油中DBT的性能的影响,不同模型化合物的光催化活性为DBT4,6-DMDBTBT,根据实验结果提出了BiOBr/石墨光催化剂氧化DBT的机理。     

氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能

采用两步热解法, 用尿素掺杂氧化石墨烯(GO)得到N掺杂的还原氧化石墨烯(N-RGO), 通过控制反应温度, 制备了具有不同电催化活性的N掺杂的还原氧化石墨烯. 透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 制得的氮掺杂石墨烯(nG)表面褶皱和重叠增加. X射线光电子能谱(XPS)证明, 氮元素以吡啶N、 吡咯N和石墨化的N 3种形式掺杂在石墨烯中, 最高摩尔分数为6.6%. 通过循环伏安(CV)和旋转圆盘电极(RDE)测试了nG的电化学性能, 结果表明, 在酸性电解质中对氧还原(ORR)有较高的催化活性, 起始电位在0.1 V左右, 电催化还原氧气时主要为四电子反应, 且相对商用的Pt/C催化剂有更好的电化学稳定性, 其中第一步热解温度为200℃制得的nG催化性能最好.     

掺杂型稀土双钙钛矿光催化剂La2FeTiO6葡萄糖络合法制备与表征

采用葡萄糖络合法制备了双钙钛矿型催化剂La2FeTiO6,进行不同量Sr掺杂改性。利用X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、比表面(BET)、扫描电镜(SEM)、磁性与电性测试等手段对其进行表征,以可见光催化降解对氯苯酚为探针讨论了Sr掺杂对La2FeTiO6催化剂的物理化学性质及可见光催化活性的影响。结果表明:催化剂La2FeTiO6在掺杂Sr后,催化剂的可见光催化活性均有所提高,其中Sr掺杂量为0.08时,催化剂的光催化活性提高最大,光照1 h时对氯苯酚的降解率就已经达到了90%,5 h后降解率达到99.2%。La2FeTiO6通过Sr掺杂改性后光照5 h降解率提高了37.1%。比表面测试和程序升温还原试验结果表明,碱土金属Sr的掺杂提高了催化剂的比表面,促进了双钙钛矿La2FeTiO6中Fe的还原,使其还原峰面积增大,还原温度也有所降低。电性和磁性测量结果说明,碱土金属Sr的掺杂明显影响其催化剂的电磁性能。     

g-C3N4-BiOBr复合材料制备及可见光催化性能

利用原位沉积法将BiOBr纳米片生长到g-C₃N₄表面,制得g-C₃N₄-BiOBr p-n型异质结复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)和荧光光谱(PL)等测试对光催化剂结构和性能进行表征。通过可见光辐照降解甲基橙水溶液检测评估复合光催化剂光催化活性。研究结果表明:复合光催化剂由BiOBr和g-C₃N₄两相组成,BiOBr纳米片在片状g-C₃N₄表面快速形核生长形成面-面复合结构。相比于纯相g-C₃N₄和BiOBr,g-C₃N₄-BiOBr复合材料具有更强可见光吸收能力,吸收带边红移。在可见光辐照100 min后,性能最佳的2:8 g-C₃N₄-BiOBr复合光催化剂光催化活性分别是纯相g-C₃N₄和BiOBr的1.8和1.2倍,经过4次循环实验后,其降解率仍达84%,说明复合结构光催化剂催化性能和稳定性增强。复合光催化剂的荧光强度显著降低,说明光生载流子复合得到了有效抑制。复合光催化剂催化性能的提高归因于p-n型异质结促进电荷有效分离、抑制电子-空穴复合和吸收光波长范围的扩展,相比单一成分材料具有更好的催化活性和稳定性。自由基捕获实验证明,可见光降解甲基橙光催化过程中的主要活性成分为空穴,并据此提出了可能的光催化机理。     

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.