Ag/Ag2MoO4/Bi2MoO6复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用水热、化学沉积和原位光还原的方法成功制备了新型Ag/Ag₂MoO₄/Bi₂MoO₆三元复合光催化剂。通过X射线粉末衍射(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(UV-Vis DRS)等技术对材料的组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统分析。以四环素为目标污染物,研究Ag/Ag₂MoO₄/Bi₂MoO₆在可见光下的光催化性能。研究结果表明,相比于纯Ag₂MoO₄和Bi₂MoO₆,Ag的表面等离子体共振(SPR)效应显著拓宽了催化体系对可见光的吸收能力及响应范围。当Ag₂MoO₄理论负载量(质量分数)为24.6%时,Ag/Ag₂MoO₄/Bi₂MoO₆复合材料在20 min内可将四环素完全降解,且5次循环使用后仍保持较高的催化活性,表现出良好的循环稳定性。     

钼酸铋光催化剂的结构缺陷调控

钼酸铋(Bi₂MoO₆)作为一种新型层状光催化材料,具有成本低廉、清洁高效、带隙较窄和可见光响应等优点,在降解水体污染物、净化空气、抑菌、光解水、二氧化碳还原及固氮等领域具有广泛的应用前景,是一种极具发展潜力的Bi(Ⅲ)基半导体光催化剂。然而该材料在实际应用中还存在太阳光吸收效率较低、光生载流子复合速率较快等亟待解决的瓶颈问题。针对上述科学问题,对Bi₂MoO₆光催化剂进行结构缺陷调控已证明是行之有效的解决策略,本文系统阐述了近年来Bi₂MoO₆晶体结构缺陷工程的研究进展,主要包括各类元素掺杂、氧空位引入以及二者的伴生协同作用等,分别从制备方法和催化性能改善等角度对Bi₂MoO₆的缺陷研究和发展动态进行了归纳,并对其在相关应用领域的构-效关系及作用机制进行了深入探讨和总结。最后,分析了缺陷型Bi₂MoO₆光催化剂目前所存在的不足,并对未来的发展方向和前景进行了展望。     

钼酸铋在光催化技术中的改性与应用

目前,生态污染和能源短缺成为威胁人类生存的全球性问题,绿色、低碳的光催化技术对解决环境及能源问题具有战略性意义。作为三元奥里维里斯型(Aurivillius)化合物,Bi₂MoO₆凭借独特的层状结构引起研究者的广泛关注。然而,由于高的载流子复合率限制了其在光催化技术中的应用。本文重点总结概括对Bi₂MoO₆基光催化剂性能改性的策略,如表面结构调控、缺陷工程、金属沉积、构建异质结及光敏化处理。在诸多改性策略中重点论述Bi₂MoO₆基异质结的构建对光催化性能的影响。并对Bi₂MoO₆基光催化剂当前在光催化技术中面临的挑战及未来的发展前景进行展望,为加快Bi₂MoO₆基光催化剂的发展提供新思路。     

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.     

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。     

MOF-808/Bi2MoO6复合材料的构筑及其光催化性能

采用简单的两步水热法制备出了锆基金属有机骨架和钼酸铋的复合材料MOF-808/Bi₂MoO₆。通过X射线粉末衍射、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱、N₂吸附-脱附测试和电化学测试对所制备材料的组成、微观结构、光学性质以及光生载流子的复合效率进行了分析。与纯Bi₂MoO₆和MOF-808相比,0.5%-MOF-808/Bi₂MoO₆复合材料展示出了较高的光催化活性,在可见光照射120 min时对抗生素环丙沙星(CIP)的降解率达89.7%。通过自由基捕获实验,证明了·O₂^-是主要活性物种,基于此我们提出了可能的光催化降解机理。     

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。     

原位制备具有增强光催化活性的S型Bi2Se3/g-C3N4光催化剂

光催化氧化是一种应用前景良好的环境治理技术.与絮凝、物理吸附和化学氧化等常见的方法相比,光催化氧化具有环境友好、氧化完全、方便和廉价等优势.特别是可见光光催化氧化,可利用太阳能中占比最高的可见光,在应用中更具优势.因而,探索可见光响应性能优异的光催化剂一直是光催化氧化领域的一个重要研究内容.硒化铋(Bi₂Se₃)是一种带隙(带隙宽度在0.3~1.3 e V)非常窄的半导体,能吸收全部波长范围的可见光和近红外光.此外,Bi₂Se₃还具有独特的金属表面态,其表面具有良好的导电性.这些特性使其在可见光光催化氧化领域具有很大的应用潜力.然而,由于Bi₂Se₃价带位置高,氧化能力很弱,其价带上的空穴在光催化反应中难以被消耗,导致空穴大量累积,并迅速与光生电子复合,大幅降低了Bi₂Se₃的光催化性能.因此,一直以来,Bi₂Se₃很少被用于光催化反应.如何充分利用Bi₂Se₃的光响应优势,制备出性能优异的光催化剂,仍是具有挑战性和吸引力的研究方向.本文采用预先制备的Bi2O3/g-C₃N₄复合物作为前驱体,通过原位转化的方法,将前驱体置于热的Se蒸汽中,使前驱体上的Bi2O3与Se蒸汽反应,完全转化为Bi₂Se₃纳米颗粒,从而制得Bi₂Se₃/g-C₃N₄复合光催化剂(Bi₂Se₃含量约为4 wt%).透射电镜结果表明,所形成的Bi₂Se₃纳米颗粒较均匀地分布在g-C₃N₄表面.表面功函数分析发现,Bi₂Se₃与g-C₃N₄结合后,它们的费米能级分别由原来的-0.55和-0.18 e V变为平衡时的-0.22 e V,可形成指向g-C₃N₄的内建电场,有利于形成梯型(S型)异质结.在此基础上,能级位移、荧光分析、结构计算和反应自由基测试等结果表明,Bi₂Se₃和g-C₃N₄之间形成了S型异质结.在可见光光催化降解苯酚的实验中,所制备的Bi₂Se₃/g-C₃N₄复合物的光催化活性明显优于单一的Bi₂Se₃和g-C₃N₄.结合比表面、孔结构、光吸收和荧光等对比分析,认为Bi₂Se₃/g-C₃N₄的这种S型异质结构在其光催化活性增强中起到了关键作用.在光照条件下,其g-C₃N₄导带中光生电子向Bi₂Se₃的价带迁移,并与光生空穴复合,从而使Bi₂Se₃导带上可保留更多的高活性光生电子参与光催化反应,由此Bi₂Se₃/g-C₃N₄的光催化活性增强.循环性能测试和光还原实验结果表明,所制备的Bi₂Se₃/g-C₃N₄复合光催化剂具有良好的稳定性.本文工作为高可见光吸收的光催化剂制备和性能增强提供了新途径和新视野.     

水热反应条件对多孔球状Bi2WO6光催化剂结构及性能的影响

采用水热法制备了Bi₂WO₆光催化剂, 考察了水热反应温度、 水热反应时间及前驱体溶液pH值等条件对其对乙烯可见光催化活性的影响, 并通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和比表面积分析等对催化剂的晶相组成、 微观形貌和光学性质等进行表征. 结果表明, 在水热反应温度为120 ℃、 水热反应时间为12 h、 前驱体溶液pH=0.5条件下, Bi₂WO₆光催化剂经过各向异性生长以及自组装奥斯特瓦尔德成熟(Ostwald ripening)过程, 形成由二维纳米薄片自组装的多孔微球状结构, 有效增大了与乙烯气体的接触面积, 禁带宽度降至2.86 eV, 可见光响应范围拓宽, 表现出优异的光催化性能, 在可见光下240 min内对乙烯的降解率达到13.69%.     

ZnCuAl-LDH/Bi2MoO6纳米复合材料的构建及其可见光催化降解性能

In this study, pure Bi₂MoO₆ was synthesized via a solvothermal method. A ZnCuAl-layered double hydroxide (LDH)/Bi₂MoO₆ (denoted as LDH/Bi₂MoO₆) nanocomposite was synthesized via a steady-state co-precipitation route using Bi₂MoO₆ as the matric material. LDH was deposited on the surface of Bi₂MoO₆ with a close contact interface. The specific surface area of the resulting LDH/Bi₂MoO₆ composite increased up to 19.1 m²∙g⁻¹ owing to the stacking arrangement between LDH and the Bi₂MoO₆ nanosheets, resulting in the generation of a large number of reactive sites. In addition, the light absorption region of the LDH/Bi₂MoO₆ composite was larger than those of pure LDH and Bi₂MoO₆ because of the formation of a heterojunction structure and the possible quantum size effect. The photocatalytic performance of the as-prepared samples was evaluated by carrying out the degradation of rhodamine B (RhB) using them under visible light irradiation. Compared to pure LDH and Bi₂MoO₆, the LDH/Bi₂MoO₆ nanocomposite exhibited enhanced photocatalytic activity for the degradation of RhB. With an increase in the LDH content, the photocatalytic activity of the LDH/Bi₂MoO₆ composite first increased and then decreased. Although the addition of an optimum amount of LDH was beneficial for the generation of electron-hole pairs, excessive LDH on the surface of Bi₂MoO₆ decreased the visible light absorption ability of both the components, thus reducing photocatalytic activity of the composite. This indicates that an appropriate LDH:Bi₂MoO₆ molar ratio is necessary for obtaining LDH/Bi₂MoO₆ composites with excellent photocatalytic activity. Furthermore, the LDH/Bi₂MoO₆ composite showed high photocatalytic stability and reusability. The structure of the LDH/Bi₂MoO₆ composite remained almost unchanged even after four photodegradation cycles. The enhanced photocatalytic performance of the composite can be attributed to the combined effect of its heterojunction structure and high specific surface area, which are beneficial for effective separation of photogenerated charge carriers and the availability of a large number of active sites for photocatalysis. It was found that •OH and O₂^•− were the main reactive species, while e⁻ and h⁺ contributed little to the photodegradation process. The generation, transfer, and separation of photoinduced electrons and holes in the composites were investigated by transient photocurrent responses, electrochemical impedance spectroscopy Nyquist plots, and photoluminescence measurements. The results showed that the heterojunction structure of the composites played a key role in enhancing their photocatalytic activity. A possible photodegradation mechanism was proposed for the composite. This study will provide a facile approach for the preparation of LDH- and/or Bi₂MoO₆-based nanocomposites. The LDH/Bi₂MoO₆ nanocomposite prepared in this study showed huge potential to be used as a visible-light photocatalyst for degrading environmental pollutants.     

Bi_2MoO_6/BiVO_4异质结的水热合成和可见光催化活性(英文)

采用一步水热法制备Bi2MoO6/BiVO4复合光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对其晶体结构和微观结构进行了表征.结果表明,Bi2MoO6纳米粒子沉积在BiVO4纳米片表面从而形成异质结结构.紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明所制备的Bi2MoO6/BiVO4异质结较纯相Bi2MoO6和BiVO4对可见光吸收更强.由于形成异质结结构及其光吸收性能使Bi2MoO6/BiVO4光催化活性有较大提高.可见光下(λ420 nm)光催化降解罗丹明B(RhB)实验结果表明,Bi2MoO6/BiVO4光催化活性较纯相Bi2MoO6和BiVO4高.Bi2MoO6/BiVO4样品光催化性能提高的原因是Bi2MoO6和BiVO4形成异质结,从而有效抑制光生电子-空穴对的复合,增大了可见光吸收范围及比表面积.     

葡萄糖-6-磷酸功能化亲水磁探针：有效分离富集糖肽/磷酸肽的双用途亲和材料

在Fe₃O₄磁芯上通过逐层修饰构建了葡萄糖-6-磷酸(G6P)功能化亲水磁探针Fe₃O₄@PDA@TiO₂@G6P. 聚多巴胺(PDA)可以作为偶联连接剂进一步接枝二氧化钛(TiO₂); 接枝的TiO₂除作为G6P的锚定位点外, 还 可通过金属氧化物亲和层析技术有效富集磷酸肽; G6P的官能化赋予了纳米球高亲水性的表面, 并利用亲水作用液相色谱法实现了糖肽的捕捉. 实验结果表明, 探针对糖肽具有低的检出限(0.1 fmol/μL)、 高的选择性 [m(HRP)∶m(BSA)=1∶1000]、 良好的重复性(10次循环)和高的负载量(300 mg/g); 对磷酸肽具有低的检出限(0.02 fmol/μL)和高的选择性[n(β-casein)∶n(BSA)=1∶1000). 此外, 这种双用途亲和材料具有同时富集糖肽和磷酸肽的能力,可从人唾液中鉴定出34个糖肽和36个磷酸肽, 表明其在多种翻译后修饰的蛋白质组学分析中具有巨大的应用前景.     

二硫化钼量子点/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化降解有机染料、四环素和Cr（VI）

以钼酸钠、L-半胱氨酸和氧化石墨烯为原料,采用一锅溶剂热还原法制备了二硫化钼量子点/还原氧化石墨烯（MoS₂ QDs/rGO）复合材料,分别以罗丹明B、亚甲基蓝、四环素和Cr（VI）为目标污染物,研究了复合材料的可见光响应光催化降解性能。结果显示,MoS₂ QDs/rGO对两种染料和Cr（VI）的光催化降解率均可达97%以上,对四环素的光催化降解率为69%;循环使用10次,对目标染料的降解率均保持在90%以上。说明MoS₂ QDs/rGO具有良好的催化活性和稳定性。在降解体系中分别加入异丙醇、对苯醌和乙二胺四乙酸二钠捕获剂,结果显示,超氧自由基（?O₂^-）是MoS₂ QDs/rGO光催化反应的主要活性物种。     

Significantly Enhanced Performance of g-C3N4/Bi2MoO6 Films for Photocatalytic Degradation of Pollutants Under Visible-light Irradiation

The films of photocatalysts have been widely used in decomposition pollutants. In this study, the films were successfully prepared from Bi₂MoO₆ and g-C₃N₄/Bi₂MoO₆ by a simple method, respectively. The samples were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), photoluminescence(PL), UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy(DRS) and electrochemical experiments to investigate crystalline structure, morphology, composition and properties. The photocatalytic activity of the photocatalyst films for the pollutants was evaluated by degradation of methylene blue(MB) in aqueous solution under visible light irradiation. Experiments revealed that the film of g-C₃N₄/Bi₂MoO₆ exhibited higher photocatalytic ability compared to the single-component photocatalyst, and proved its stability. The superior catalytic performance can be attributed to the effective separation of electron-hole pairs and the reduced rate of recombination. This work is of great value for the preparation of photocatalysts films.     

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.     

大尺寸石墨烯量子点组装体的制备及电化学发光性能

对氧化石墨烯纳米材料进行HNO₃氧化处理, 制备了水溶性好且具有强电化学发光(ECL)活性的大尺寸石墨烯量子点组装体(Large-sized graphene quantum dot assemblies, LSGQD-NAs). 利用透射电子显微镜(TEM)、 原子力显微镜(AFM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等方法对其进行了表征, 结果表明, 石墨烯量子点组装体的平均高度为20 nm, 且富含大量的羟基和羧基. 电化学测试结果显示, 在共反应物K₂S₂O₈存在下, LSGQD-NAs在阴极产生很强的ECL(峰值约在685 nm); 并推测了其ECL反应机理, 发现LSGQD-NAs容易通过中心未氧化的石墨烯π-π作用于GC电极表面进行组装修饰. 本研究为基于石墨烯量子点ECL传感器的研究提供了新方法.     

可区别铁离子荧光探针异构体的合成及其水样分析

分别以2-（2-氨基苯基）菲并咪唑和2-（3-氨基苯基）菲并咪唑为原料,与5-硝基水杨醛反应合成了两个菲并咪唑-苯酚异构体衍生物（PI?o?OH和PI?m?OH）。在水相体系中（V（DMF）∶V（HEPES） = 1∶1,pH = 7.4）,两个异构体发射中等强度的荧光。Fe³⁺存在下,两个异构体的荧光强度分别淬灭为原来的1/3和1/6,淬灭常数为4.8×10³和4.6×10³ L/mol,且淬灭效果不受其它干扰离子和pH值变化的影响。间位异构体PI?m?OH与Fe³⁺的荧光识别在2 min之内完成,配合速度明显优于邻位基异构体,且配合稳定性高于邻位异构体,配合常数为3.82×10⁴ L/mol。通过高分辨质谱和Job's曲线,确定了两个异构体与Fe³⁺识别配合比为1∶1,并建议了PI?m?OH-Fe³⁺ and PI?o?OH-Fe³⁺两个配合物的结构。两个异构体均可实现实际水样中Fe³⁺的定量检测,表明它们在实际水样的Fe³⁺分析中具有一定的应用价值。