异质结型La_2Ti_2O_7/TiO_2复合纳米纤维的制备及光催化降解

以静电纺丝技术制备的TiO_2纳米纤维为模板和反应物,采用水热法合成了具有异质结构的La_2Ti_2O_7/TiO_2复合纳米纤维。将其作为光催化剂,在紫外光和可见光环境中,对模拟有机污染物罗丹明B进行光催化降解。采用XRD,SEM和HRTEM等分析测试手段对样品的组成及形貌进行表征,通过UV-vis漫反射光谱表征其光吸收性能及禁带宽度,测试光催化性能。结果表明:TiO_2纳米纤维形貌得以完好保持,La_2Ti_2O_7纳米晶粒均匀地生长在TiO_2纳米纤维表面形成异质结,减小了TiO_2的带隙宽度,光催化活性提高,光谱响应范围拓宽到可见光区。在紫外光和可见光下均具有良好的光催化活性。     

Ce掺杂Bi2MoO6/TiO2纳米纤维异质结的制备及可见光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO_2纳米纤维为基质,通过溶剂热法制备了异质结型稀土Ce掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)以及荧光光谱(PL)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征。以罗丹明B为模拟有机污染物,研究了样品的可见光催化性能。结果表明:在稀土掺杂样品中,Ce离子进入Bi_2MoO_6晶格,部分取代Bi3+,导致晶胞膨胀,晶格畸变,形成缺陷;与TiO_2复合形成异质结,有利于光生电荷的产生、转移和有效分离,从而提高TiO_2纳米纤维的光催化活性。可见光照射180 min,罗丹明B的降解率达到95.1%。经5次循环光催化降解活性基本不变,样品具有良好的光催化稳定性。     

TiO_2/Bi_2WO_6纳米异质结的制备及其可见光光催化性能

采用共沉淀法制备了不同Ti/Bi摩尔比的TiO_2/Bi_2WO_6纳米异质结可见光光催化剂.采用XRD、HR-TEM、XPS及UV-vis DRS测试技术对样品的晶相结构、微观形貌、组成及吸光性能等进行了表征分析.以MB模拟环境污染物,考察了TiO_2/Bi_2WO_6纳米异质结的可见光光催化活性.结果表明,当热处理温度为700℃,n(Ti)∶n(Bi)的比值为1∶5.4,可见光照射180 min时,TiO_2/Bi_2WO_6纳米异质结对MB的降解率达80.0%,是纯Bi_2WO_6的12倍.光催化活性的提高可归因于TiO_2与Bi_2WO_6复合后可以产生能带交叠效应,从而促进光生电子-空穴对的有效分离.     

Pr掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维的制备及可见光催化性能

以电纺TiO_2纳米纤维为基质,采用溶剂热法制备了稀土Pr掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计和荧光光谱仪等对不同样品的物相、形貌和光学性能等进行表征,以甲基橙为模拟有机污染物,考察了样品的光催化性能.结果表明,在复合样品中,Pr~(3+)进入Bi_2MoO_6晶格,部分取代Bi~(3+)形成施主能级,导致能级带隙变窄,不仅有利于提高样品的可见光催化活性,抑制光生电子-空穴对复合,而且还提高了Bi_2MoO_6/TiO_2的光催化活性和稳定性.当Pr的掺杂量为3%(摩尔分数)时,光催化降解甲基橙的效果最佳,可见光照射180 min时降解率达到93.8%,比纯Bi_2MoO_6/TiO_2的降解率有明显提高.     

Ag/AgCl复合纳米粒子/聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及可见光催化降解甲基橙

通过电纺丝法结合原位还原及原位氧化反应, 成功制备了均匀负载Ag/AgCl复合纳米粒子/聚丙烯腈(PAN)复合纳米纤维膜. 首先利用电纺丝技术制备了PAN/AgNO₃复合纳米纤维, 然后用乙二醇将硝酸银还原成银纳米粒子, 最后采用三氯化铁溶液对材料进行原位氧化. 所得纤维膜材料可以作为高效的可见光催化剂, 具有高可见光利用率, 优异的柔性和高光催化动力学等特性.     

水热法合成LaPO_4/TiO_2异质结复合光催化材料及性能研究

以静电纺丝技术制备的锐钛矿相TiO_2纳米纤维为基质,尿素为碱源,环己烷六羧酸为小分子模板剂,采用水热法合成了LaPO_4/TiO_2异质结复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段对产物形貌和结构进行了表征,并以甲基橙为模拟污染物,紫外光为光源,评价了样品光催化降解活性。结果表明:LaPO_4纳米棒均匀地构筑在TiO_2纳米纤维表面,制备了LaPO_4/TiO_2异质结复合纳米纤维光催化材料,其具有比纯TiO_2纳米纤维和Degussa P-25更强的光催化活性,降解率达到89.4%。     

Au与Fe_3O_4纳米微粒共嵌TiO_2纳米纤维的制备及可见光催化性能

通过静电纺丝法制备出含有Fe3O4纳米微粒的TiO2纳米纤维,再采用浸渍还原法将Au纳米微粒嵌入到TiO2纳米纤维上,制备出一种具有较强磁性和良好可见光响应能力的复合光催化材料.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见固体漫反射光谱仪(UV-VisDRS)等对样品的结构和形貌进行表征,并以降解罗丹明B(RhB)为模型反应,考察了样品在可见光照射下的光催化性能.结果表明,嵌入Au纳米微粒可使复合纳米纤维在可见光下降解RhB时表现出非常好的降解速率和降解率;同时,将Fe3O4纳米微粒嵌入TiO2纳米纤维内部可以赋予材料较强的磁性,使材料便于分离和重复利用.     

多次交替浸渍法构筑簇状ZnO的PAN复合纳米纤维膜及其光催化性能

以聚丙烯腈(PAN)与氯化锌(ZnCl2)作为前驱物,采用静电纺丝工艺制备PAN/ZnCl_2复合纳米纤维膜,分别采用多次冷热交替浸渍法和单次冷热静置浸渍法得到簇状PAN/ZnO-1和PAN/ZnO-2复合纳米纤维膜。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线能量色散光谱(XPS)和热重分析仪(TG)对复合纳米纤维膜的表面形貌和微结构进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为污染物模型,评价其光催化降解性能。结果表明:经冷热交替浸渍后,纳米ZnO粒子均匀地附着在PAN纤维表面,尤其在PAN/ZnO-1复合纳米纤维膜表面还出现了花状ZnO粒子;相比单次冷热静置浸渍法处理的PAN/ZnO-2复合纳米纤维膜,经多次冷热交替浸渍的PAN/ZnO-1复合纳米纤维膜循环使用3次后对MB的降解率仍可达到90%以上,具有更好的光催化活性和循环使用性能。同时,MB溶液的初始质量浓度、催化剂用量和染料溶液的pH等因素对样品的的光催化降解率有一定影响。     

等离子共振效应的Ag纳米颗粒修饰生物炭点/Bi4Ti3O12纳米片复合材料的制备及其光催化性能

众所周知,能源危机和环境污染是当前人们所面临的巨大难题和挑战,因此寻找或开发一种高新的技术解决上述难题尤为重要.近年来,基于半导体的光催化技术被广泛应用于能源制备和环境污染物去除领域,该技术通过直接转化太阳能为化学反应所需的能量来产生催化作用,使周围的氧气或水分子激发成活性物质,进而进行催化反应,且同时催化材料自身不受损耗,被认为是一种高效、安全的环境友好型技术.Bi_4Ti_3O_(12)是一种物理化学性质稳定、环境友好型的半导体材料,也是当前研究较多的一类铋系半导体光催化材料.然而,纯相的Bi_4Ti_3O_(12)纳米材料自身电子分离效率低且可见光响应范围窄,严重限制了其在光催化领域的应用.Ag纳米颗粒具有等离子共振效应,可以形成强的电场作用,从而增强光的利用和电子-空穴对的产生.碳点(CDs)是一类表面基团丰富、具有独特光物理性质的纳米级碳材料.碳点修饰的半导体光催化剂具有良好的稳定性和光催化活性.因此,制备Ag/CDs/Bi_4Ti_3O_(12)复合光催化剂可以有效扩宽Bi_4Ti_3O_(12)的光吸收范围,增强电子-空穴对的分离效率,从而提高光催化活性.本文利用竹子作为碳源,通过简单的水热法合成碳点,以熔盐法合成Bi_4Ti_3O_(12)纳米片,用简单的物理混合法将碳点修饰在Bi_4Ti_3O_(12)表面,再通过光沉积法将Ag~+还原在CDs/Bi_4Ti_3O_(12)的表面,从而制备出Ag/CDs/Bi_4Ti_3O_(12)复合光催化剂.以10mg/L的四环素水溶液作为目标污染物,测试光催化剂在可见光下对目标污染物的降解能力.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)和光电流等表征方法分析了催化剂的结构特征、微观形貌和光电性质等.XRD分析表明Bi_4Ti_3O_(12)材料被成功合成,在CDs和Ag纳米颗粒进行修饰后未改变Bi_4Ti_3O_(12)的晶型结构.XPS和EDSmapping的结果均表明复合材料由Ag, C, Bi, Ti和O元素组成,说明Ag/CDs/Bi_4Ti_3O_(12)复合光催化剂成功制备.UV-visDRS结果表明, Ag和CDs的修饰扩宽了Bi_4Ti_3O_(12)的可见光吸收范围.荧光光谱和光电流结果也证明了Ag/CDs/Bi_4Ti_3O_(12)复合光催化剂具有更好的光响应能力和电子分离效率.光催化性能测试最终证实Ag/CDs/Bi_4Ti_3O_(12)复合光催化剂在可见光下具有良好的催化降解能力.循环实验说明Ag/CDs/Bi_4Ti_3O_(12)复合光催化剂具有很好的稳定性,是一种具有潜力的催化材料.用不同捕获剂进行了自由基捕获实验,研究了Ag/CDs/Bi_4Ti_3O_(12)复合光催化剂的催化机理,结果证实超氧自由基和空穴在光催化过程中起主要作用,羟基自由基也部分参与反应.总之,将碳点、Ag纳米颗粒与Bi_4Ti_3O_(12)结合制备的Ag/CDs/Bi_4Ti_3O_(12)复合光催化剂具有良好的光催化性能,该工作为相关材料的制备和光催化研究提供了理论依据.     

石墨烯量子点修饰的BiOI/PAN柔性纤维的制备及其增强的光催化活性（英文）

在环境治理中,光催化氧化是去除有机污染物的一种很有前途的技术。与吸附、生物降解和化学氧化等方法相比,光催化氧化可以通过环境友好的方式,完全、方便、廉价地消除有机污染物。光催化氧化中,又以可见光光催化氧化更具优势,这是因为可见光在太阳光中的能量比例较高。碘氧化铋(BiOI)是一种很有前途的可见光光催化剂,不仅具有较窄的带隙,而且具有较低的价带(VB),其产生的光生空穴能氧化分解多种有机污染物。然而,BiOI粉末回收困难、比表面积低、载流子复合快等缺点限制了其实际应用。同时,光催化剂的柔性和分级结构有利于这些材料的操作、回收和性能改进,也是非常可取的特性。为此,本文以j静电纺丝制备的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维为基底,通过原位反应的方法,制备了具有分级结构的柔性BiOI/PAN复合纤维。在BiOI/PAN纤维中,BiOI薄片围绕PAN纤维、垂直均匀地排列在其表面,形成独特的分级结构。在制备的过程中,PAN纤维中掺入的Bi(Ⅲ)会先形成的BiOI晶核,并成为BiOI纳米片生长的种子。这对分级结构的形成至关重要。紫外-可见漫反射光谱和光致发光发射分析显示,这种分级结构可以改善BiOI/PAN光纤的光吸收,促进光生载流子的形成。因此,BiOI/PAN纤维比BiOI粉末具有更高的光催化活性。进一步,用预先制备的石墨烯量子点(GQDs)对BiOI/PAN纤维进行修饰,可制备出GQDs修饰的BiOI/PAN纤维复合材料(GQD-BiOI/PAN)。所制备GQD-BiOI/PAN的形貌与BiOI/PAN纤维几乎是一样的。通过制备方法、光致发光发射、反应自由基测试和X射线光电子能谱(XPS)的综合分析,证实了GQDs与BiOI之间会形成梯型(S型)异质结。这种S型异质结不仅能有效地抑制光生空穴的复合,而且能保留GQDs的最低未占据分子轨道(LUMO)上还原能力更强的电子,以及BiOI的VB上氧化能力更强的空穴,用于光催化降解苯酚。在纤维分级结构和S型异质结的共同作用下,GQD-BiOI/PAN在可见光光催化氧化苯酚中,其性能明显优于BiOI粉末和BiOI/PAN纳米纤维。此外,由于粘结紧密,GQD-BIOI/PAN可以进行裁剪和徒手操作,回收利用非常方便。在循环性能测试中,没有明显的样品损失和光催化活性的降低的现象。本文的工作为制备柔性光催化剂提供了一条新的途径,并对光催化剂的增强提供了新的视野。     

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.     

Synthesis and study of Bi2Ti2O7/TiO2 composites as efficient visible-light-active photocatalysts in the reduction of aqueous Cr(VI)

In this work, Bi_2Ti_2O_7/TiO_2 composites were synthesized and studied as potential visible-light-activated photocatalysts in the reduction of aqueous Cr(VI). Bi_2Ti_2O_7/TiO_2 composites with tunable compositions were synthesized via a solvothermal-calcination two-step method, simply by changing the molar ratios of Bi(NO_3)_3·5H_2O to tetrabutyl titanate in the reactants. The compositions, structures and optical properties of the as-synthesized Bi_2Ti_2O_7/TiO_2 composites were characterized by X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy and UV–vis diffuse reflectance spectra. The photocatalytic activity of the as-synthesized Bi_2Ti_2O_7/TiO_2 composites was tested in the reduction of aqueous Cr(VI)under visible-light(λ420 nm) irradiation, and compared with that of TiO_2 nanoparticles. It was observed that the as-synthesized Bi_2Ti_2O_7/TiO_2 composites exhibited much higher photocatalytic activity than TiO_2 nanoparticles, and the most efficient composite(300 mg) can achieve the complete reduction of Cr(VI) in 300 mL of 50 mg/L K_2Cr_2O_7 aqueous solution under visible-light(λ420 nm)irradiation in 90 min.     

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.     

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。     

多酸掺杂Bi2O3-x/Bi光催化剂用于高效可见光催化降解四溴双酚A和NO去除

四溴双酚A(TBBPA)是一种重要的塑料添加剂和阻燃剂,广泛用于树脂、塑料、胶黏剂以及涂料中.它不仅是持久性的机污染物,还是一种内分泌干扰物,具有免疫毒性、神经毒性和细胞毒性.NOx,特别是NO,是主要的大气污染物之一,是形成PM2.5的重要前体,也容易引起酸雨,引发光化学烟雾、臭氧损耗、温室效应等,严重危害生态环境和...     

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%.     

富含光诱导氧空位Bi12O17Br2的制备及其高效光催化固氮性能

采用一步水热法制备了Bi₁₂O₁₇Br₂光催化剂,其平均微片尺寸为1.2μm,比表面积约为29 m²·g^-1。Bi₁₂O₁₇Br₂的禁带宽度为2.42 eV,能够响应可见光。值得注意的是,在光照条件下Bi₁₂O₁₇Br₂表面能够产生氧空位;光诱导氧空位不仅能促进氮气在催化剂表面的吸附,而且对吸附的氮气分子的活化起到至关重要的作用。实验结果表明在可见光照射下,Bi₁₂O₁₇Br₂光催化剂上的氨生成速率为337.6μmol·g^-1·h^-1。在可见光的驱动下,Bi₁₂O₁₇Br₂光催化剂能够实现氮气与水反应生成氨的过程。     

Bi4V2O11/石墨烯异质结光催化剂的制备及其在降解抗体污染物中应用

发展和设计高效、廉价和稳定的光催化剂用于抗生素污染物降解仍然存在巨大的挑战。 本文通过一种便捷的水热方法制备了Bi₄V₂O₁₁/石墨烯复合材料并用于可见光下抗生素污染物光催化降解。 通过自由基追踪实验,确认了光催化降解过程中活性物质为h⁺和·OH基团。 根据实验结果,提出了相应的反应机理。 石墨烯的引入可以有效地促进光生电子-空穴对的分离,从而增强光催化活性。 该复合催化剂展现出良好的活性和稳定性。 该方法以石墨烯为载体制备了光催化降解材料,为高性能光催化剂的制备提供了参考。