MOF-808/BiOCl复合材料的制备及其光催化性能

将高稳定性的MOF-808与BiOCl结合,采用简便的水热法制备出新型MOF-808/BiOCl复合异质结材料。以环丙沙星(CIP)为污染物,探究复合材料MOF-808/BiOCl对CIP的光催化性能。发现含有10% MOF-808的复合材料(MOF-808/BiOCl-10%)表现出最佳的光催化活性。在紫外光照射20 min内,MOF-808/BiOCl-10%对CIP的光催化降解效率高达94.7%。通过X射线粉末衍射、扫描电镜、红外光谱、荧光光谱、紫外可见漫反射光谱、光电流、电化学阻抗等表征技术来考察材料的物相组成、形貌以及光电化学性质。紫外可见漫反射光谱的结果表明,MOF-808/BiOCl-10%材料光吸收范围得到提高。同时进行了自由基捕获实验。基于以上实验数据,提出了MOF-808/BiOCl复合材料可能的光催化机理。     

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。     

BiOCl/蒙脱土复合光催化剂的制备及其光催化活性

为优化BiOCl光催化剂的结构,改善其对有机污染物的吸附性能,进而提高光催化反应活性,采用超声辅助化学沉淀法制备了BiOCl/蒙脱土(MMT)复合光催化剂,并考察了MMT质量分数(w(MMT))对复合光催化剂结构及光催化反应活性的影响。 X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)等的表征结果表明,所得催化剂呈微球状结构,禁带宽度为3.24 eV。 随着w(MMT)的增加,催化剂的微球状结构逐渐被破坏,但带隙能未发生明显变化。 以8-羟基喹啉为目标物考察了复合催化剂的吸附及光催化反应活性。 结果表明,随着w(MMT)增加,催化剂对8-羟基喹啉的吸附和光催化氧化活性逐渐增加,这可归因于与MMT的复合增大了比表面积并降低了光生载流子复合效率。 当w(MMT)为15%时,催化剂的吸附及光催化性能达到最佳,光照50 min后,8-羟基喹啉的降解率达到85.6%,矿化率达到51.0%。 光生空穴和超氧自由基负离子为主要的氧化活性物种。 复合催化剂还可高效降解邻苯二酚和对氨基苯甲酸。 同时,复合光催化剂表现出较强的化学稳定性,表明其具有较强的实际应用价值,可用于处理含有机酚类污染物的工业废水。     

Ag/BiOX (X=Cl,Br, I)复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能

采用光化学沉积法制备了一系列不同Ag含量的新型Ag/BiOX(X=Cl,Br,I)复合光催化剂,应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱和N2物理吸附等手段对催化剂进行表征,并以420nm<λ<660nm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,考察了不同含量的Ag沉积对BiOX样品光催化性能的影响.N2物理吸附测试结果表明,沉积银在一定程度降低了催化剂的比表面积.UV-Vis测试结果表明,Ag能产生表面等离子共振吸收,有效增强BiOCl和BiOBr对可见光的吸收能力.PL测试结果则表明,Ag能显著抑制光生电子(e-)和空穴(h+)的复合.Ag的存在大幅度提高了BiOX对染料的光催化降解活性.当负载Ag的质量分数(w)为1%-2%时,可使BiOCl、BiOBr和BiOI光催化活性分别提高了10、13和2倍.Ag/BiOX复合光催化剂具有更高催化活性的原因是复合光催化剂对可见光有很强的吸收能力,同时产生了银等离子体光催化作用和银抑制了Ag/BiOX(X=Cl,Br,I)的光生电子-空穴的复合.     

Pt/BiOCl纳米片的制备、表征及其光催化性能

采用光化学沉积法制备了一系列不同Pt含量的新型Pt/BiOCl纳米片光催化剂,运用N2物理吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、光致发光光谱、紫外-可见漫反射光谱等手段对Pt/BiOCl进行了表征,并以λ=254nm的紫外灯和钨灯为光源,考察了Pt含量对Pt/BiOCl光催化降解酸性橙II活性的影响.结果表明,沉积的Pt对BiOCl样品比表面积的影响不大,但可有效增强催化剂对可见光的吸收能力,显著抑制光生电子与空穴的复合.当Pt含量为1%~2%时,能大幅度提高紫外光下BiOCl催化降解染料的活性,并产生可见光活性.这是由于Pt/BiOCl具有一定的可见光吸收能力,产生了Pt纳米粒子的等离子体光催化作用.     

Bi2WO6/UiO-66复合材料的制备及其光催化性能

通过水热法制备了一种复合光催化剂Bi_2WO_6/UiO-66,探究了模板剂乙酸(CH_3COOH)对Ui O-66形貌的影响和2种中心元素Bi与Zr的不同物质的量之比对光催化性能的影响。通过XRD、SEM、N_2吸附-脱附、UV-Vis DRS、XPS等对催化剂的物相、形貌、比表面积、光吸收性能、元素组成等进行表征。实验结果表明,当n_(Bi)∶n_(Zr)=2∶1时,Bi_2WO_6/UiO-66对罗丹明B(RhB)的光催化活性最高,可见光照射50 min后,RhB的相对浓度降低98.5%。经过5次循环利用实验,催化剂的光催化活性没有明显下降,说明复合光催化剂的稳定性高。根据自由基捕获实验证明了空穴(h~+)为光催化中起决定性作用的活性物质,结合电化学测试以及UV-Vis DRS表征提出了可能的光催化降解机理。     

二维/二维FeNi-LDH/g-C_3N_4复合光催化剂用于促进CO_2光还原反应（英文）

本研究工作使用尿素作为前驱体,通过两步煅烧法得到具有较高比表面积(97 m~2·g~(-1))的g-C_3N_4纳米片。然后,通过简单的水热法将Fe Ni层状双氢氧化物(Fe Ni-LDH)助催化剂负载到g-C_3N_4纳米片上,从而获得基于g-C_3N_4的二维/二维复合光催化剂。实验表明,在二维/二维Fe Ni-LDH/g-C_3N_4复合材料上,光催化还原二氧化碳生成甲醇的产率要远高于在纯g-C_3N_4上获得甲醇的产率。一系列表征结果证明,Fe Ni-LDH/g-C_3N_4复合光催化剂的光吸收得到了增强,同时Fe NiLDH/g-C_3N_4复合光催化剂对二氧化碳的吸附能力也得到了提高。更重要的是,Fe Ni-LDH的引入有效地抑制了光生电子和空穴的复合,进一步提高了g-C_3N_4的光催化二氧化碳还原活性。此外,通过改变用于光催化性能测试的Fe Ni-LDH的负载量,发现Fe Ni-LDH的最佳负载量为4%(质量分数),对应的甲醇生产率为1.64μmol·h~(-1)·g~(-1),是纯的g-C_3N_4的6倍。这项研究提供了一种有效的策略,即通过负载层状铁镍双金属氢氧化物作为助催化剂来提高g-C_3N_4的光催化二氧化碳还原活性。     

声化学辅助溶剂热合成高光催化性能的BiOCl光催化剂

以五水硝酸铋和氯化钠为原料,乙二醇(EG)和水作溶剂,通过声化学辅助溶剂热法合成了系列BiOCl纳米晶光催化剂。应用氮气物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)和光电流等测试手段对所制备的光催化剂进行了表征。在汞灯和氙灯照射下,以苯酚和甲基橙为水体模型污染物,系统考察了超声辐射时间和醇水比(VEG/VH2O)对BiOCl光催化剂性能的影响。结果表明,当超声辐射时间为60 min,VEG/VH2O=1/4时,合成的BiOCl表现出最佳的光催化活性,为常规沉淀法制备的BiOCl的3.3倍。活性提高的主要原因是,适当时间的超声波辐射和醇水比有利于催化剂比表面积的提高,同时可以丰富催化剂表面羟基(-OH)的数量和提高光生电子和空穴的分离效率。     

二氧化钛柱撑蒙脱土的溶剂热合成及光催化活性

以乙醇水溶液为溶剂,以六亚甲基四胺为沉淀剂,以TiCl3为前驱体,通过醇-水溶剂热的方法合成出二氧化钛柱撑蒙脱土复合纳米光催化剂,通过XRD、BET、AAS等对其物相组成、比表面积及元素含量等进行了表征．结果表明,复合光催化剂具有良好的介孔结构,其孔径分布主要集中在6～10nm,且比表面积明显增大．光催化降解亚甲基蓝活性结果表明,当m（TiO2）／m（蒙脱土）=0．2：1时,复合催化剂由于柱化后具有较大的比表面积、孔容和适当的孔分布而表现出良好的光催化活性．     

超声水热法制备高可见光催化活性的BiOCl-Bi12O17Cl2纳米复合材料去除染料和药物废水（英文）

光催化作为一种环境友好型、低能耗的技术,在环境净化等领域倍受关注.传统光催化剂,如TiO2,ZnO,V2O5和WO3等具有较高的光敏性,其价格低廉,自然无毒,常用于光电反应的应用当中.然而,这些催化剂具有较宽的禁带宽度,只能在紫外光下响应.为此,设计一种较窄带隙的高可见光活性的光催化剂具有一定的意义.近年来,氯氧化铋光催化剂受到了越来越多的关注,其在紫外光下具有非常优异的光催化性能.并且,研究者们已成功合成出非化学计量比的氯氧化铋,如Bi3O4Cl(2.60 eV),Bi12O17Cl2(2.10 eV),Bi12O15Cl6(2.86 eV)和Bi24O31Cl10(2.70 eV)等光催化剂.研究表明,较低的Cl/O比可能会减小催化剂的带隙宽度,并提高其光催化性能;其中Bi12O17Cl2的Cl/O比最小,是最有潜力的氯氧化铋光催化剂.然而,Bi12O17Cl2具有较高的光生电子空穴复合率,会极大的减弱其光催化活性.因此,将Bi12O17Cl2与具有高稳定性,结构相似且空穴复合率低的Bi OCl相结合,将会极大提高在可见光下Bi12O17Cl2的光催化活性.本文采用了超声水热法成功制备了具有高可见光催化活性的Bi OCl-Bi12O17Cl2纳米复合材料,用于去除染料和药物废水.扫描电子显微镜和比表面积分析仪的结果表明,纳米复合材料具有良好的分散性,结构为花瓣形状,其平均厚度为20至50 nm,且具有较高的比表面积.紫外-可见漫反射和光致发光光谱分析表明,纳米复合材料具有良好的可见光吸收性能,并且光生电子空穴复合率远低于Bi12O17Cl2.其在可见光下降解罗丹明B(/环丙沙星)的动力学常数分别约为Bi12O17Cl2,BiOCl和P25的8.14(/4.94),64.66(/11.91)和42.63(/36.07)倍.合适的形态,结构和光电性能是此纳米复合光催化剂具有优异光催化性能的原因.此外,该催化剂还显示出较宽的pH适用范围和优异的可重复利用性,有利于实际利用.机理研究表明,降解罗丹明B的主要活性物质是光生空穴和超氧自由基.总之,本文开发了一种绿色、稳定、高效的可见光光催化剂,对BiOCl基的光催化剂的研究作出了一定的贡献.     

Immobilization of bismuth oxychloride on cellulose nanocrystal for photocatalytic sulfonylation of arylacetylenic acids with sodium arylsulfinates under visible light

As a promising semiconductor photocatalyst, BiOCl has been widely used in the field of environmental protection. However, due to its weak ability to absorb visible light, the application of BiOCl in other important photocatalytic fields has been significantly limited, such as organic synthesis. In this work, a facile method was used to prepare a highly efficient heterogeneous nano-photocatalyst BiOCl/cellulose nanocrystal (CNC). Subsequently, the BiOCl/CNC was verified by XPS, ESR, BET and other characterization methods. The results show that not only the strong interaction between BiOCl and CNC increases the visible light absorption intensity of the composite, but also the combination of BiOCl and CNC makes the specific area of the catalyst more than twofold. In addition, a large number of hydroxyl groups contained in CNC can be combined with the BO bond in BiOCl through hydrogen bonds, forming abundant oxygen vacancies on BiOCl/CNC. Excitedly, these changes enable BiOCl/CNC to exhibit excellent photocatalytic performance and regeneration performance in the sulfonation reaction of arylacetylene acid and sodium arylsulfinate, with a yield of up to 96%. This work represents a step towards a low-cost, environmentally friendly composite of cellulose and BiOCl, which will provide useful enlightenment for future exploration in related fields.     

探究超薄Bi2MoO6纳米片高效光催化CO2还原活性

铋系层状半导体材料凭借其独特的表面特性在光催化领域得到广泛的研究及应用,然而在光催化反应过程中光生电荷迁移及其表界面动态变化却鲜见报道。本文中,我们利用准原位X射线光电子能谱仪（QIS-XPS）系统研究超薄Bi2MoO6纳米片光催化CO2还原过程中光生电荷迁移及其表界面演变过程。研究结果表明：在暗态条件下CO2分子吸附于（010）暴露面Bi活性位,由于CO2分子强的拉电子能力,导致内层出现高价态Mo(6 x) 。当光照射至样品表面上时,*CO2峰显著降低,*CO峰明显升高,表明CO2分子在Bi活性位发生活化断键,并与光生电子反应形成*CO,使得高价态Mo(6 x) 含量增大。活性测试表明超薄Bi2MoO6纳米片的CO产量活性为41.8 ?mol g-1 h-1,其比块体Bi2MoO6活性高4.2倍,并且展现出优异的光催化稳定性。该工作为二维层状材料高效光催化CO2还原机理研究提供了一种全新的研究思路。     

Black BiOCl with disorder surface structure prepared by Fe reduction and the enhanced photocatalytic activity

Black bismuth oxychloride (BiOCl) with disordered surface structure has been prepared by a facile Fe reduction method and successfully used as a visible-light photocatalyst. XRD and FESEM results showed that black BiOCl has pure BiOCl phase with plate-like structure. The as-prepared black sample exhibited a broad absorption covered the whole visible light region. The high-resolution TEM images revealed the disordered surface structure, which could be the reason for the black color of BiOCl. The disordered surface was not only responsible for the visible-light absorption but also played a vital role in improving the separation of photo-induced electrons and holes. Methyl orange (MO) photocatalytic degradation experiments showed that the black sample exhibited higher photocatalytic activity than the pristine BiOCl under visible light irradiation. A possible formation mechanism of black BiOCl under Fe reduction was also proposed in our research work.     

氯氧化铋催化剂的电子结构调控及其光催化性能研究

以不同Bi/Cl摩尔比例为原料设计合成了一系列BiOCl半导体催化材料。扫描电子显微镜、XRD衍射峰拟合等分析结果显示,Bi/Cl比例的改变对BiOCl的形貌、表面结构、微观电子结构均具有一定的调控作用。以Bi/Cl = 1 : 1为原料合成的BiOCl光催化剂具有最窄的带隙值（Eg=3.18 eV）,使得其具有较强的的光响应能力。光催化去除罗丹明B（RhB）结果表明,随着Bi/Cl摩尔比例的减小,BiOCl的催化性能呈现先增强后减弱的趋势。Bi/Cl = 1 : 1样品具有最优的催化活性,源于其较优异的光吸收性能以及特殊的表面特性。光催化机理研究表明,光催化去除RhB的过程中,起作用的活性物质主要为光生电子、空穴以及半导体表面产生的超氧自由基。     

BiOCl/UiO‐66 composite with enhanced performance for photo‐assisted degradation of dye from water

Semiconductor‐based photocatalysis is an environmental friendly and cost‐effective technique for water treatment. Due to their unique properties, metal–organic frameworks (MOFs) are considered as ideal platform to develop composite photocatalyst. In this study, Bismuth oxychloride (BiOCl) was first attempt to be incorporated with highly stable MOFs, UiO‐66(Zr) by hydrothermal reaction. Different characterization methods including X‐ray diffraction, Scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscope, X‐ray photoelectron spectroscopy had been used to prove the successful synthesis of composite photocatalyst. The resultant BiOCl/UiO‐66 composite showed higher photodegradation performance of Rhodamine B (RhB) under ultraviolet and visible light irradiation than that of pristine materials and their mechanically mixed sample. In addition, the composite exhibited good structural stability and reusability. The photocatalytic mechanism of RhB degradation over the composite under visible light proceeded via a photosensitization process. A better adsorptivity of RhB and effective electron transfer within the hybrid material might be responsible for the enhanced photocatalytic performance.     

WO3/BiOCl, a novel heterojunction as visible light photocatalyst

A bismuth oxychloride (BiOCl) nanostructure is prepared by a new low temperature route using sodium dodecyl sulfate as template and urea as hydrolytic agent. A novel heterojunction is developed between BiOCl and tungsten oxide (WO(3)) to make it an efficient visible light photocatalyst. The catalysts were characterized by X-ray diffraction analysis, Raman spectroscopy, thermogravimetric analysis, energy-dispersive X-ray spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and N(2) sorption isotherms. The WO(3)/BiOCl heterojunction system extends the absorption edge to the visible region efficiently. BiOCl works as a main photocatalyst while WO(3) acts as the photosensitizer absorbing visible light in the WO(3)/BiOCl composite. The individual BiOCl and WO(3) show very low photocatalytic efficiency under visible light irradiation but their heterojunction provides unexpectedly high efficiency in decomposing rhodamine B as compared to Degussa P25, pure BiOCl, and WO(3).