溶剂对BiOBr结构和光催化降解RhB的影响

以水热法合成了不同形貌的BiOBr样品.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附脱附曲线和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究溶剂对BiOBr样品的晶形、形貌、孔径分布和比表面积、光学性质的影响;以罗丹明B(RhB)为目标降解物,研究溶剂对BiOBr的可见光催化性能的影响.实验结果表明,采用EG为溶剂的BiOBr在可见光降解RhB中表现出最佳的降解效果,因其较采用HNO_3、GL和PVP为溶剂的样品具有更高I_((001))/I_((102)),更小的禁带宽度和更均一的纳米片形貌.此外,阐述了溶剂对光催化降解RhB的影响机理.     

微波辅助离子热合成具有高光催化活性的BiOBr片层微米立方体（英文）

微波辅助离子热合成技术因其加热和反应速度快、反应时间短、产物选择性高、环保、节能等优点,而广泛应用于纳米棒、纳米线和中空纳米微球等各种形貌功能材料的合成.BiOBr光催化剂具有毒性低、光生空穴氧化能力强、光降解活性高等优点,在光催化降解污染物方面研究非常广泛.虽然各种形貌的BiOBr光催化剂可以通过传统的溶剂热法合成,但仍然需要开发绿色和高效节能的合成方法,来设计新型结构和高光催化降解活性的BiOBr光催化剂.本文首次报道了由微波辅助离子热自组装的方法合成新型结构的BiOBr微米立方体.该BiOBr由规则的多层纳米片组成,其通过在Br-端表面上选择性吸附离子液体形成,随后形成氢键的兾.π堆叠.结果显示BiOBr是由厚度小于50 nm的纳米片组装成为4μm左右的纳米立方块.其中Bi:Br:O摩尔比为1:1:1,表明生成纯化学计量比的BiOBr,且具有高结晶度的纯四方相.我们通过添加不同的表面活性剂,进一步确认氢键-co-π–π叠层在BiOBr片层立方块形成中的重要性.将BiOBr片层立方块研磨粉碎后其BET表面积为从2.30急剧增至17.3 m~2/g,但其降解RhB活性却大幅度下降.由于纳米片层的层间反射和散射,有效地提升了BiOBr的可见光吸收,光学带隙由2.66窄化为2.56 eV,因而具有高的可见光光降解活性和优异的稳定性及矿化能力.光催化降解180 min后,罗丹明B的转化率约为99.57%,而有机碳去除率高达12.24%;对于磨碎的BiOBr罗丹明B的转化率和有机碳去除率分别为68.68%和8.62%.光催化反应前后的BiOBr中,Bi~(3+)离子的XPS峰位置没有明显的变化,进一步表明BiOBr光催化剂具有较高的稳定性.这种具有高活性、优异的稳定性以及高矿化能力的BiOBr,在实际应用光催化降解染料废水和清洁能源方面显示出很好的潜力.此外,通过光催化反应过程中不同捕获剂的添加确定了光降解的主要活性物种.当加入硝酸银溶液的时候,由于光生电子快速被Ag~+离子捕获,光降解活性明显下降.活性物种的捕获实验表明,光生电子为主要的活性物种.     

微波辅助离子热合成具有高光催化活性的BiOBr片层微米立方体

微波辅助离子热合成技术因其加热和反应速度快、反应时间短、产物选择性高、环保、节能等优点, 而广泛应用于纳米棒、纳米线和中空纳米微球等各种形貌功能材料的合成. BiOBr 光催化剂具有毒性低、光生空穴氧化能力强、光降解活性高等优点, 在光催化降解污染物方面研究非常广泛. 虽然各种形貌的 BiOBr 光催化剂可以通过传统的溶剂热法合成,但仍然需要开发绿色和高效节能的合成方法, 来设计新型结构和高光催化降解活性的 BiOBr 光催化剂. 本文首次报道了由微波辅助离子热自组装的方法合成新型结构的 BiOBr 微米立方体. 该 BiOBr 由规则的多层纳米片组成, 其通过在 Br-端表面上选择性吸附离子液体形成, 随后形成氢键的π-π堆叠. 结果显示 BiOBr 是由厚度小于 50 nm 的纳米片组装成为 4 μm 左右的纳米立方块. 其中 Bi:Br:O 摩尔比为 1:1:1, 表明生成纯化学计量比的 BiOBr, 且具有高结晶度的纯四方相. 我们通过添加不同的表面活性剂, 进一步确认氢键-co-π-π叠层在 BiOBr 片层立方块形成中的重要性.将 BiOBr 片层立方块研磨粉碎后其 BET 表面积为从 2.30 急剧增至 17.3 m2/g, 但其降解 RhB 活性却大幅度下降. 由于纳米片层的层间反射和散射, 有效地提升了 BiOBr 的可见光吸收, 光学带隙由 2.66 窄化为 2.56 eV, 因而具有高的可见光光降解活性和优异的稳定性及矿化能力. 光催化降解 180 min 后, 罗丹明 B 的转化率约为 99.57%, 而有机碳去除率高达12.24%; 对于磨碎的 BiOBr 罗丹明 B 的转化率和有机碳去除率分别为 68.68% 和 8.62%. 光催化反应前后的 BiOBr 中, Bi3+离子的 XPS 峰位置没有明显的变化, 进一步表明 BiOBr 光催化剂具有较高的稳定性. 这种具有高活性、优异的稳定性以及高矿化能力的 BiOBr, 在实际应用光催化降解染料废水和清洁能源方面显示出很好的潜力. 此外, 通过光催化反应过程中不同捕获剂的添加确定了光降解的主要活性物种. 当加入硝酸银溶液的时候, 由于光生电子快速被 Ag+离子捕获, 光降解活性明显下降. 活性物种的捕获实验表明, 光生电子为主要的活性物种.     

超声波辐射快速合成高光催化性能的BiOCl(Br)纳米片

在室温条件下,利用超声波辐射方法快速合成了四方状BiOCl(BiOBr)纳米片光催化剂。应用N2-物理吸附、X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外可见光谱等手段对催化剂进行了表征,并以波长为λ=365 nm的紫外光和420 nm<λ<660 nm的可见光为光源,评价了该催化剂光催化降解酸性橙Ⅱ的活性。表征结果表明,超声波辐射可加速BiOCl和BiOBr晶化过程,显著提高BiOCl和BiOBr的结晶度,并使其晶粒发生细化,提高催化剂的比表面积。活性测试表明,声化学合成样品的光催化活性优于普通搅拌制备的样品。其中BiOCl的紫外光催化活性高于商业TiO2(P25)光催化剂。     

聚丙烯酰胺凝胶法合成TbFeO3 纳米颗粒及其可见光催化活性

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了TbFeO3纳米颗粒, 研究了不同络合剂对样品的纯度、 颗粒尺寸及形貌的影响. XRD分析结果表明, 以酒石酸、 柠檬酸或乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂, 在650 ℃下烧结均可制备出单相TbFeO3纳米颗粒, 但产物的平均粒径不同; 而采用乙酸或草酸为络合剂则难以制得纯相样品. SEM观测结果表明, 以酒石酸为络合剂制备的颗粒细小, 均匀、 形貌规整、 呈球状, 平均粒径约为50 nm; 以柠檬酸为络合剂制备的颗粒主要以近球形为主, 颗粒的尺寸分布相对较宽, 平均粒径约为100 nm; 以EDTA为络合剂制备的颗粒主要呈椭球状, 颗粒尺寸较均匀, 但颗粒间存在不同程度的黏连现象, 平均粒径约为110 nm. 这3种样品的BET比表面积分别为15.4, 8.3和6.8 m2/g. 紫外-可见漫反射吸收光谱研究表明, TbFeO3纳米颗粒的带隙为1.95~1.98 eV. 分别以甲基橙(MO)、 罗丹明B(RhB)、 亚甲基蓝(MB)、 酸性品红(AF)和刚果红(CR)5种有机染料为目标降解物, 考察了TbFeO3颗粒的光催化活性. 结果表明, 在可见光辐照下颗粒表现出良好的光催化活性, 其中, 以酒石酸为络合剂制备的样品光催化效果最好.     

溶胶-凝胶法低温制备N掺杂TiO2可见光光催化剂

为了满足低温制备可见光光催化材料的需要,采用溶胶-凝胶法制备TiO₂纳米晶溶胶,再与聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)直接反应制备N掺杂TiO₂可见光光催化剂。通过XPS分析,说明N取代了部分晶格中的O,UV-Vis漫反射吸收光谱显示,光催化剂具有明显的可见光响应,这是由于N原子的2p轨道位于O原子的2p轨道之上,从而使得价带和导带间的能量带隙变窄,引起吸收带红移,产生明显的可见光吸收。依靠亚甲基兰(MB)的可见光降解实验证明,N掺杂光催化剂具有良好的可见光光催化活性,16 h MB降解率接近25％。     

溶剂热法制备Ag/TiO_2纳米材料及其光催化性能

以乙醇为溶剂,钛酸四丁酯为前驱体,用溶剂热法制备了Ag表面修饰的负载型纳米二氧化钛光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)光谱等技术对其进行了系统的表征,以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了不同Ag含量样品的光催化性能.结果表明:用溶剂热法制备的样品中TiO2皆为锐钛矿相,金属Ag颗粒沉积在TiO2表面,粒径为2nm左右,比表面积较溶胶凝胶法制备的样品大大增加,最高可达151.44m2·g-1;UV-Vis光谱和光催化实验表明:Ag修饰使TiO2对光的吸收能力大大增强,吸收带边红移至可见光区,亚甲基蓝在该复合材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学模型;溶剂热法制备样品的光催化性能明显好于溶胶凝胶法制备的样品,在紫外光和可见光下,Ag摩尔分数为5%的样品表现出最佳的光催化活性.     

Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米微球的制备及表征

为研究PVP含量对CZTS颗粒形貌以及分散性的影响,本文采用溶剂热法,以CuCl2·2H2O、Zn(Ac)2·2H2O、SnCl4·5H2O作金属源,硫脲作硫源,乙二醇为溶剂,在体系中加入不同含量的PVP,成功制备了CZTS微球。通过XRD、Raman、SEM、TEM、UVVis等方法检测分析CZTS纳米微球的物相、结构、形貌以及光学性能。结果表明:所得CZTS纳米颗粒具有锌黄锡矿结构;当体系中PVP含量为0.2 g时,颗粒分散性较好,制备的颗粒形貌为表面嵌有纳米薄片的微球,纳米片较在体系中加入0.1 g PVP更致密;光学带隙约为1.47 eV,与太阳能电池所需的最佳带隙接近。最后,对表面嵌有纳米薄片的CZTS微球可能的形成机理进行了推测。     

Z型可见光催化剂Au NPs/g-C_3N_4/BiOBr的构建及其光催化性能（英文）

通过水热和原位还原法制备了一种新型Z型异质结三元复合材料Au NPs/g-C_3N_4/BiOBr,并通过X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和光致发光发射光谱等技术对材料的形貌、结构进行了表征。通过在可见光下降解苯酚来评价光催化剂的活性。研究发现,Au NPs/g-C3N4/BiOBr显示出增强的光催化活性,对苯酚的降解能力是g-C_3N_4的3倍,是BiOBr的2.5倍。这可归因于三元复合材料的窄带隙(2.10 eV)、Z型机理对光生电子-空穴对的有效分离和Au纳米颗粒的表面等离子体共振效应(SPR)。     

添加NaBF_4对阳极氧化法制备TiO_2纳米管光催化剂的影响

在阳极氧化电解液中添加Na BF4制得了具可见光活性的B掺杂TiO_2纳米管阵列(B/TNTs)。采用扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)以及X射线光电子能谱(XPS)对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应评价其光催化活性。结果表明:添加Na BF4后,TiO_2纳米管表面形貌变化较大;B掺入到TiO_2晶格中形成B-O-Ti键;B掺杂使得TiO_2纳米管表面羟基量增加、光学带隙能减小、光吸收阀值红移,且B掺杂量越多,其相应值的变化量越大;B掺杂能促进TiO_2锐钛矿相的发育,纳米管经550℃煅烧后仍保持未掺杂样品的锐钛矿相结构;Na BF4的最佳添加量为0.6%(w/w)时,所得样品光催化活性最佳,可见光下光催化降解MB的4 h降解率由未添加的39.90%提高至75.15%,且反复使用10次后其光催化性能基本保持不变;总有机碳(TOC)分析结果表明,MB在可见光下能被B/TiO_2有效矿化。     

Improved visible light photocatalytic activity of sphere-like BiOBr hollow and porous structures synthesized via a reactable ionic liquid

BiOBr uniform flower-like hollow microsphere and porous nanosphere structures have been successfully synthesized through a one-pot EG-assisted solvothermal process in the presence of reactable ionic liquid 1-hexadecyl-3-methylimidazolium bromide ([C(16)mim]Br). The as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and diffuse reflectance spectroscopy (DRS). Possible formation mechanism for the growth of hollow microspheres was discussed. During the reactive process, ionic liquid [C(16)mim]Br played the role of solvent, reactant and template at the same time. Moreover, the photocatalytic activities of BiOBr flower-like hollow and porous structures were evaluated on the degradation of rhodamine B (RhB) under visible light irradiation. The results assumed that BiOBr porous nanospheres sample showed much higher photocatalytic activity than the conventionally prepared sample and TiO(2) (Degussa, P25). The relationship between the structure of the photocatalyst and the photocatalytic activities were also discussed in detail; it can be assumed that the enhanced photocatalytic activities of BiOBr materials could be ascribed to a synergistic effect, including high BET surface area, the energy band structure, the smaller particle size and light absorbance.     

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.     

Porous F-doped BiVO4: Synthesis and enhanced photocatalytic performance for the degradation of phenol under visible-light illumination

Fluoride-doped BiVO₄ with the F/Bi molar ratios of 0, 0.09, 0.13, and 0.29 (denoted as BiVO₄–F0, BiVO₄–F0.09, BiVO₄–F0.13, and BiVO₄–F0.29, respectively) were synthesized using the hydrothermal strategy with the hydrothermally derived BiVO₄ as the precursor and NH₄F as the fluoride source. Physicochemical properties of the materials were characterized by means of a number of analytical techniques. Photocatalytic activities of the fluoride-doped BiVO₄ samples were evaluated for the degradation of phenol under visible-light irradiation. It is shown that compared to the undoped BiVO₄–F0 sample, the fluoride-doped BiVO₄ samples retained the monoclinic structure, but possessed higher surface areas and oxygen adspecies concentration, better light-absorbing performance, and lower bandgap energies. Among the four samples, the porous spherical BiVO₄–F0.29 sample exhibited the best photocatalytic activity for the degradation of phenol in the presence of a small amount of H₂O₂ under visible-light illumination. It is concluded that the higher surface area and oxygen adspecies concentration, stronger optical absorbance performance, and lower bandgap energy were responsible for the excellent photocatalytic performance of BiVO₄–F0.29 for the photocatalytic degradation of phenol.     

Significantly enhanced photocatalytic performance of zinc oxide via bismuth oxybromide hybridization and the mechanism study

A highly efficient and stable ZnO–BiOBr composite photocatalyst was prepared by a facile one-pot solvothermal method. A variety of sophisticated techniques such as X-ray diffraction (XRD), X-ray photoemission spectroscopy (XPS), UV–Vis diffuse reflectance spectra, photoluminescence spectra and photoelectrochemical measurement, and so on were employed to characterize the materials. The as-prepared ZnO–BiOBr nanocrystalline showed strong photocatalytic activity for decomposition of methylene blue (MB), Orange II and biphenol A (BPA) under simulated visible light illumination. The possible working principle for the superior photocatalytic properties and reusability of the ZnO–BiOBr hybrid was surveyed to disclose contributions of various effects for the photoactivity enhancement. It was pointed out that *OH and holes take priority over ?O₂ ^? radicals in serving as the main oxidant in the reaction system. The experimental results indicated that the ZnO–BiOBr composite is highly photostable and valuable for real environmental applications.     

BiOBr hierarchical microspheres: Microwave-assisted solvothermal synthesis, strong adsorption and excellent photocatalytic properties

Two kinds of BiOBr nanosheets-assembled microspheres were successfully prepared via a facile, rapid and reliable microwave-assisted solvothermal route, employing Bi(NO(3))(3)·5H(2)O and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as starting reagents in the absence or presence of oleic acid. The phase and morphology of the products were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), energy dispersive spectrometry (EDS), selected area electron diffraction (SAED), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and scanning electron microscopy (SEM). Experiments indicated that the formation of these building blocks of microspheres could be ascribed to the self-assembly of nanoparticles according to mesocrystal growth mode. Interestingly, both samples exhibited not only strong adsorption abilities, but also excellent photocatalytic activities for methyl orange (MO), rhodamine B (RhB) and phenol. The resulting BiOBr hierarchical microspheres are very promising adsorbents and photocatalysts for the treatment of organic pollutants.     

TiO2-yNx纳米光催化剂的制备及其可见光响应机理

利用溶胶-凝胶技术,以尿素为氮源,采用原位掺杂方式制备了TiO2-yNx纳米粉体;以亚甲基蓝(MB)溶液在可见光下的光催化降解评价其可见光催化活性;考察了体系初始pH值、N的掺杂量和焙烧温度对样品可见光催化活性的影响。 结合XRD、XPS、ESR和DRS测试技术,研究了N掺杂纳米TiO2的可见光响应机理。 研究结果表明,TiO2-yNx纳米粉体的优化制备工艺条件为：体系初始pH=0.52,掺杂比n(N)∶n(Ti)=1∶6,焙烧温度为440 ℃。 此条件下制备的样品N含量为0.77%,为单一的锐钛矿相,平均粒径为19.0 nm,具有良好的可见光催化活性。 N掺杂导致TiO2纳米粉体的表面羟基含量增加,形成了大量束缚单电子的氧空位;N取代晶格O形成了N-Ti-O和O-N-Ti键合结构。 N掺杂导致TiO2纳米粒子的吸收带边红移,对可见光的吸收能力明显增强,这表明N掺杂改变TiO2电子结构,使带隙窄化,降低光响应阈值。 N掺杂TiO2纳米粒子的可见光响应归因于N取代掺杂形成的掺杂能级与氧空位形成的缺陷能级共同作用所致。     

BiOBr microspheres for photocatalytic degradation of an anionic dye

BiOBr microspheres were obtained using a solvothermal synthesis route in the presence of ethylene glycol and KBr at 145 °C, for 18 h. BiOBr microspheres were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), nitrogen adsorption-desorption isotherms analysis, diffuse reflectance spectroscopy (DRS), and diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS). Additionally, the theoretical and experimental isoelectric points (IEP) of BiOBr nanostructured microspheres were determined, and pH's influence on the degradation of an anionic dye (methyl orange) under simulated solar radiation was analyzed. Results show that 97% of methyl orange is removed at pH 2 after 60 min of photocatalytic reaction. Finally, DRIFTS studies permit the proposal of a surface reaction mechanism of the photocatalytic oxidation of MO using BiOBr microspheres.