可见光响应型Bi2WO6光催化剂

Bi₂WO₆作为一种新型半导体光催化剂,具有较窄的带隙宽度和特殊的层状结构,因而显示出良好的可见光催化性能。本文综述了围绕提高Bi₂WO₆的光催化活性和实用性而开展的相关研究成果,包括:纳米结构Bi₂WO₆材料;分级超结构Bi₂WO₆材料;Bi₂WO₆光催化剂的系列修饰改性,如金属氧化物复合、碳烯和金属单质的表面沉积,以及金属离子和非金属离子的掺杂等。此外,还从回收角度综述了Bi₂WO₆的固定化技术。最后对Bi₂WO₆光催化剂的发展趋势进行了展望,强调对Bi₂WO₆进行带隙调控,并加强对其异质结构界面状态的研究,通过理论计算可深入理解光催化机制,以从制备入手指导现有催化剂的改良和设计新型光催化剂。     

β-Bi2O3修饰Bi2WO6光催化降解苯酚及其可能机理

采用简单混合法制备了一系列Bi₂O₃/Bi₂WO₆复合光催化剂. 在紫外光降解水中苯酚的过程中, Bi₂O₃/Bi₂WO₆的光催化活性随Bi₂O₃含量的增加呈现先增大后减小的趋势. 当Bi₂O₃最佳负载量等于12.5% (质量分数, w)时, 该复合光催化剂的活性大约是单一Bi₂WO₆的4 倍. 固体样品表征表明, Bi₂O₃主要以β-Bi₂O₃存在, 复合光催化剂是Bi₂O₃和Bi₂WO₆的简单混合物. 此外, 在电催化氧化水的过程中, β-Bi₂O₃/Bi₂WO₆薄膜电极的光电流远大于β-Bi₂O₃和Bi₂WO₆薄膜电极的光电流之和. Bi₂O₃对Bi₂WO₆光催化的促进作用是由于前者接受后者的光生空穴, 提高Bi₂WO₆光生载流子的分离效率, 从而加快了O₂的还原和苯酚的降解.     

钨酸铋量子点和纳米片修饰石墨相氮化碳复合催化剂的制备及其可见光催化活性增强

利用超声-水热法、使用油酸钠辅助合成钨酸铋(Bi₂WO₆)量子点/纳米片修饰的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)(Bi₂WO₆/g-C₃N₄)复合光催化剂。 通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、N₂吸附-脱附等技术手段获得Bi₂WO₆/g-C₃N₄催化剂的组成、结构和光吸收性能,分析合成机理。 以罗丹明B(RhB)水溶液为模拟污染物,考察Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合催化剂的可见光催化活性。 结果表明:g-C₃N₄和Bi₂WO₆的质量比为3:7的Bi₂WO₆/g-C₃N₄-30具有最有效的异质界面,电化学阻抗和光电流测试结果显示该催化剂的光生载流子传输速率快、复合率低,可见光照射120 min对RhB的降解率达到95.8%;通过活性物质捕捉实验获知光生空穴是光催化反应中的主要活性物质,分析异质界面对光催化活性的影响,进而提出光催化反应机理。     

微波液相法一步合成H3PW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用微波液相法一步合成了固载型H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆光催化剂. 通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、 场发射扫描电子显微镜(SEM)、 表面积及孔隙度(BET)测定、 氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、 吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)和X射线衍射(XRD)对所合成催化剂的结构和性质进行了考察, 并以吡啶浓度为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价. 结果表明, 与传统浸渍固载法相比, 微波液相一步法不仅能高效合成H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆光催化剂, 且所合成的催化剂能被低能量的光激发. 固载H₃PW₁₂O₄₀不但能提高Bi₂WO₆纳米颗粒的表面酸量, 还能通过改变Bi₂WO₆前驱液的酸强度来调控催化剂形貌. 在H₃PW₁₂O₄₀固载量为15%(质量分数), 微波功率为800 W, 反应时间为90 min条件下得到的H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆的光催化脱氮活性最高, 在催化剂与模拟油质量比为1/300, 500 W氙灯光照60 min的最佳光催化反应条件下, 模拟油脱氮率达到92.63%.     

水热合成Bi2WO6/SC光催化剂及其光催化脱硝性能研究

以活性半焦(SC)为载体,采用水热法合成新型可见光催化剂Bi₂WO₆ /SC, 利用SEM、BET、XRD、FT-IR和紫外可见漫反射(UV-vis)光谱等系列手段对所制备的样品进行了表征,并以可见光(λ＞ 400 nm)为光源,模拟烟气中的NO为氧化脱除对象,进行光催化活性测试。 结果表明,通过水热法合成的Bi₂WO₆具有微米花形状,且光响应波长已扩展到400 nm以上的可见光区, Bi₂WO₆/SC光催化脱硝剂性能最好,反应4 h后脱硝率仍高于70%。     

三维花状Bi2WO6/BiOBr异质结的制备及对多种染料的降解性能

利用水热法以十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂以及溴源,成功地制备了三维花状Bi₂WO₆/BiOBr异质结。通过X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外可见漫反射光谱、光电流、Nyquist曲线和电子顺磁共振分别对样品的结构、形貌、组成和光电化学性能进行了表征。结果表明,20~30 nm的BiOBr纳米粒子均匀地附着在Bi₂WO₆薄片上形成三维花状结构。Bi₂WO₆/BiOBr与纯Bi₂WO₆相比,扩展了可见光的响应范围,且提高了催化剂光生电子与空穴的分离效率。光降解实验表明w_DDAB/w_CTAB=2.6时Bi₂WO₆/BiOBr的光催化性能最优。在300 W氙灯(波长>420 nm)可见光照射下,其在降解罗丹明B中表现出最高的反应速率常数(0.0997 min^-1),分别约为Bi₂WO₆(0.0376 min^-1)和BT?4(0.0523 min^-1,w_DDAB/w_CTAB=3.9)的2.7倍和1.9倍,且6个循环后活性依然没有明显衰减。Bi₂WO₆/BiOBr异质结还可以无选择性地降解其他类型的有机染料,如亚甲基蓝、孔雀石绿和甲基橙。最后,基于活性物种捕获实验和Mulliken原子电负性理论计算结果,提出了Bi₂WO₆/BiOBr异质结的光降解机理。     

GO负载Bi2WO6二元复合光催化材料的制备及其表征研究

本实验通过水热法合成不同比例的氧化石墨烯(GO)/Bi₂WO₆新型二元复合光催化材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜等技术来研究样品的结构和形貌.在可见光下,4%GO/Bi₂WO₆复合材料光催化降解效率最好,达到了72%.本实验以石墨烯为碳源,制备出二元复合材料,将其引入光催化体系,提升半导体光催化材料对目标物的富集能力,为复合光催化材料的制备提供了新思路.以期获得高可见光催化活性的GO/Bi₂WO₆二元复合材料并将其应用于更多领域,同时对环境中的污染物也实现了高效、稳定的去除,为研究水体环境污染的治理奠定了一定的理论与实践基础.     

鳞状BiOBr/Bi2WO6的合成及其吸附性能

采用一步水热法成功制备鳞状形貌的BiOBr/Bi₂WO₆复合物,通过X射线衍射（XRD）仪、扫描电子显微镜（SEM）、N2吸附/解吸附比表面测定仪（BET）、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱等对复合物进行了表征。对比Bi₂WO₆与BiOBr的SEM照片,结合KBr的浓度实验,提出了BiOBr/Bi₂WO₆的鳞状形貌的形成机理。选取有机染料为吸附质,BiOBr/Bi₂WO₆为吸附剂进行了复合物吸附性能测试。结果表明,BiOBr/Bi₂WO₆对阳离子染料表现出优越的吸附性能,10 min对次甲基蓝（MB）的吸附率高达99%,优于常规的活性炭吸附剂。此外,BiOBr/Bi₂WO₆对有机染料的吸附行为符合准二级反应速率方程和Freundlich等温吸附模型。     

Ag/Ag2WO4等离子体共振催化剂可见光催化还原CO2

转化CO₂为有机组分是缓解全球变暖和保障持续能源供给的有效方法之一.采用简易的离子交换结合水合肼还原法制备了一系列不同晶相Ag₂WO₄载银(Ag/Ag₂WO₄)的等离子共振光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱(SEM-EDS)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和比表面积测试对催化剂进行了表征.较之Ag₂WO₄, Ag/Ag₂WO₄在可见光催化还原CO₂生成CH₄时显示了明显提高的量子产率(QY)、能量投入产出比(EROEI)、转换数(TON),就Ag/α-Ag₂WO₄, Ag/β-Ag₂WO₄和Ag/γ-Ag₂WO₄而言,最佳催化剂为Ag/β-Ag₂WO₄,其实际最佳Ag:Ag₂WO₄摩尔比为4:96,该催化剂还原CO₂为CH₄的QY、EROEI、TON和拟一级反应速率常数分别为0.145%、0.067%、9.61和1.96×10^-6 min^-1.此外,制备的等离子共振Ag/Ag₂WO₄光催化剂在可见光辐照下进行循环反应仍能保持稳定性.局域表面等离子共振效应是强化Ag/Ag₂WO₄光催化剂活性和稳定性的主要原因.     

氧化石墨烯调控钼酸铋在可见光下选择性光催化降解环境水中的抗生素

以氧化石墨烯(GO)作为增强光催化剂活性的调节剂, 采用一步水热法制备钼酸铋/氧化石墨烯(Bi₂MoO₆/GO)异质结光催化剂, 其可见光响应拓展至570 nm, 带隙能降至2.56 eV. 当m_Bi2MoO6/m_GO=100∶1时, Bi₂MoO₆/GO(100∶1)光催化剂在可见光的辐射下, 对水溶液中四环素和喹诺酮类抗生素选择性的高效催化降解去除能力为Bi₂MoO₆的2.1倍. Bi₂MoO₆/GO(100∶1)光催化剂活性的提高依赖于范德华力作用下的二维Bi₂MoO₆纳米片-二维GO纳米片界面的紧密接触. 有效的界面接触改善了光生电子的转移和光生载流子的分离. 自由基清除实验结果表明, ?OH起主要作用. 结合高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)法对降解产物的分析, 提出了不同光催化剂催化降解恩诺沙星具有相似的降解途径和降解产物.     

Preparation of Photocatalyst-supported Polyacrylonitrile Micro/Nano Composite Fiber Material and Its Photocatalytic Activity

Acomposite photocatalyst, with branch-like BiOI/Bi₂WO₆ he-terojunction deposited on the polyacrylonitrile micro/nano composite fiber(PAN MNCF), was prepared via two step hydrothermal method. The products are characterized by X-ray diffraction(XRD), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), photoluminescence(PL) spectra, UV-Vis diffuse reflection spectroscopy(UV-Vis DRS) and time-resolved fluorescence spectra. The PAN/BiOI/Bi₂WO₆ micro/nano composite fiber(PAN/BiOI/Bi₂WO₆ MNCF) showed better visible-light photocatalytic performance than PAN MNCF or BiOI/Bi₂WO₆ powder, probably ascribed to the collective effect between PAN MNCF and BiOI/Bi₂WO₆ heterojunction. Significantly, the PAN/BiOI/Bi₂WO₆ MNCF could be easily recycled through filtration method, thus avoiding the secondary pollution.     

超临界水热极速合成异质结构H4SiW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用超临界水热合成方式极速合成一种H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积及孔隙度(BET)测定对所合成催化剂的结构和性质进行了考察,并以吡啶含量为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价。结果表明,该光催化剂为二维纳米片自组装成的三维球状结构,其中,H_4SiW_(12)O_(40)与Bi_2WO_6不是简单的固载关系而是在超临界水热条件下生成一种新的晶相,正是由于这种晶相的存在,使得H_4SiW_(12)O_(40)牢固固载在Bi_2WO_6光催化剂本体上的同时,对光生载流子进行了有效疏导,提升了H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的使用寿命和光催化活性。本研究针对光催化剂制备周期与晶形发育的矛盾,将超临界水热技术与光催化剂模板导向合成技术有机结合,在获得良好晶形异质结构H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的同时明显缩短了光催化剂的制备周期,从而降低了催化剂的制备成本,攻克了光催化剂工业化应用的主要矛盾,所制备的H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂轻质油脱氮效率达97%以上。     

2D Bi2WO6/MoS2 as a new photo-activated carrier for boosting electrocatalytic methanol oxidation with visible light illumination

A kind of new 2D heterojunction of Bi₂WO₆/MoS₂ was constructed and used as visible-light activated carrier for depositing Pt electrocatalyst. With assistance of visible light irradiation, Pt-Bi₂WO₆/MoS₂ composite shows enhanced electrocatalytic activity and stability towards methanol oxidation than traditional electrocatalytic process and commercial Pt/C.     

Preparation and optical properties of three-dimensional navel-like Bi2WO6 hierarchical microspheres

Three-dimensional (3D) navel-like Bi₂WO₆ hierarchical microspheres were successfully prepared using a simple hydrothermal method. The 3D navel-like BWO hierarchical structure composed of well-ordered nanosheets displayed the excellent photocatalytic activity, and the degradation rate of norfloxacin was about 67%.