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。     

不同制备方法对BiOCl材料的形貌、结构与光催化性能的影响研究

对比采用溶剂热合成、传统固相合成与溶胶-凝胶合成技术,制备了四方相BiOC1和Nd3+掺杂BiOCl光催化材料.运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis),研究了不同合成方法所制备BiOCl材料的相结构、形貌和紫外-可见光吸收性能;并以甲基橙溶液为模拟废水,研究了不同方法所制备的BiOCl材料的光催化性能.结果表明:溶剂热合成的BiOCl是由纳米片组装成粒径小于1μm微球,紫外-可见吸收边为335 nm;固相合成所得BiOCl结晶度较高,其片状颗粒粒径约为6μm,紫外-可见吸收边为430n m;溶胶-凝胶合成法制得BiOCl片状颗粒粒径约为3～4 μm,紫外-可见吸收边为430 nm.进一步地对比研究了稀土离子Nd3+掺杂前后BiOCl样品的结构、紫外-可见光吸收特性,可以发现,Nd3+掺杂后样品的相结构及形貌均无变化,但吸收边均发生不同程度的红移,以溶胶-凝胶法制得的样品效果最为明显,并具有最优的光催化性能.     

F掺杂制备具有高暴露(001)晶面的BiOCl纳米片及其光催化性能

采用溶剂热-煅烧法,通过F掺杂合成了一系列具有高暴露(001)晶面的BiOCl纳米片。应用X射线衍射、N_2物理吸附、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、红外光谱和光电流响应等物理化学方法对合成的样品进行了表征分析。结果表明,掺杂适量的F可以促进BiOCl(110)优势晶面的生长,形成高暴露(001)晶面,同时可抑制BiOCl晶粒的长大,并增大BiOCl纳米片的比表面积和提高其表面羟基的数量。在模拟太阳光下,光催化降解偶氮染料罗丹明B结果表明,F掺杂能显著提高BiOCl对罗丹明B的光催化降解活性。其中F_(1.0)-BiOCl对罗丹明B的降解速率是BiOCl的2.67倍。此外,F_(1.0)-BiOCl对酸性橙Ⅱ的光催化降解活性是商业光催化剂P25(TiO_2)的1.24倍。F掺杂引起光催化活性大幅提升的主要原因是,高暴露(001)晶面的生成提升了BiOCl纳米片对染料的吸附性能,同时加快了光生e~-和h~+分离。     

Formation of Oxygen Vacancies on the {010} Facets of BiOCl and Visible Light Activity for Degradation of Ciprofloxacin

BiOCl nanosheets with oxygen vacancies on the exposed {010} facets were assistant-synthesized by triethanolamine(TEOA) via hydrothermal method. We explored the surface properties, crystal structure, morphology and optical absorption ability of the prepared samples via various characterization technologies. The results indicate that the morphologies and microstructures of the obtained samples depend on the amount of TEOA in the synthesis. The addition of TEOA induces the production of oxygen vacancy on the surface of the samples. Therefore, the synthesized samples with TEOA-assistance hold higher photoactivity for the degradation of colorless antibiotic agent ciprofloxacin(CIP) under visible light(λ ≥ 420 nm). The obtained sample upon the addition of 20 mL of TEOA exhibits the highest photocatalytic performance, which is nearly 14 times as high as that of the sample prepared without TEOA and twice as high as that of the prepared samples with NaOH or NH₃·H₂O. The possible degradation mechanism was discussed on the basis of the experiment results.     

Facile catalyzed acylation of heteroatoms using BiCl3 generated in situ from the procatalyst BiOCl and acetyl chloride

Acylation of a variety of alcohols, phenols, aliphatic and aromatic amines, a thiol and a thiophenol proceeds efficiently using BiCl₃ generated in situ from the procatalyst BiOCl and acetyl chloride in a solvent or under solventless conditions, furnishing the corresponding acylated derivatives in very good to excellent yields.     

Surface plasmon resonance-enhanced photoelectrochemical immunoassay of prostate-specific antigen based on BiOCl-Au heterojunction

Taking advantage of the high-efficiency photocurrent response of bismuth oxychloride sensitized with gold nanoparticles (BiOCl−Au) in combination with the antigen-antibody biological recognition reaction, a convenient photoelectrochemical (PEC) immunoassay (model target: prostate-specific antigen; PSA) has been fabricated. In particular, the enhanced photocurrent response could be attributed to the enhanced optical absorption of visible light from surface plasmon resonance (SPR) effect of gold nanoparticles in the hierarchical structure of BiOCl layered. To realize the biological detection process, an immunoreaction was implemented between target PSA and alkaline phosphatase (ALP)-labeled anti-PSA antibodies. With the formation of ternary sandwich immunocomplex, the carried and loaded ALP catalysed the substrate ascorbic acid 2-phosphate (AAP) to generate ascorbic acid for increasing the photocurrent intensity of BiOCl−Au/FTO. Under optimum reaction time, the photocurrent peak intensity of BiOCl−Au/FTO increased with the increasing of target PSA concentration in the range of 0.01 ng/mL to 50 ng/mL with a limit of detection (LOD) down to 2.3 pg/mL. In the photocurrent control experiment, the photocurrent of BiOCl−Au/FTO was not only higher than that of BiOCl/FTO, but also showed greater changes in photocurrent under the same target PSA concentration. Impressively, the proposed split-type PEC immunoassay was applied to detect PSA concentration in human serum samples, giving acceptable and satisfactory accuracy compared with the gold standard PSA ELISA method.     

竹炭负载氧空位型BiOI/BiOCl复合光催化剂脱硝机理

以竹炭为载体,采用溶剂热法制备了氧空位(OV)型BiOI/BiOCl光催化剂,考察了温度和光照强度对其催化脱硝性能的影响,采用SEM、XPS、XRD、PL、Uv-vis等表征方法研究了该复合光催化剂上的脱硝机理。结果表明,在氙灯功率500 W、温度30℃时,最佳脱硝效率可达73%。氧空位改性可以增大竹炭的比表面积和孔容,提高其吸附能力,同时使C=O双键和-COO形式的酸性官能团分解为C-O官能团;OV改性还增加了光催化活性位点,减少了电子空穴对复合概率,从而提高了对NO的光催化降解效率。     

BiOCl/NaBiO_3复合材料的原位合成及光催化性能

利用HCl与Na Bi O3反应原位制备了结构可控的Bi OCl/Na Bi O3复合光催化材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对其晶相组成、光吸收特性和表面形貌进行了表征,并评价了样品在可见光和紫外光下的光催化性能.结果表明,尽管Bi OCl几乎没有可见光活性,但27.4%Bi OCl/Na Bi O3在可见光下却表现出明显高于纯Bi OCl和Na Bi O3的光催化活性.由于紫外光照可以有效激发Bi OCl,所有组成的复合Bi OCl/Na Bi O3都显示出高于纯Bi OCl和Na Bi O3的光催化活性,其中47.6%Bi OCl/Na Bi O3具有最大光催化活性.研究了加入不同活性物种的捕获剂对光催化效率的影响,结合荧光实验结果和样品能带结构推测了复合材料光催化过程中光生载流子的传输行为.结果表明,Bi OCl/Na Bi O3催化活性增强主要归结于2种材料之间形成了有效的异质结构,其内建电场能够促进光生载流子的传输和分离;羟基自由基在光催化降解过程中是主要的活性物种.     

BiOCl/BiPO_4复合光催化剂的制备及其性能研究

采用溶剂热法制备了BiPO_4纳米棒,再采用沉积沉淀法在BiPO_4纳米棒上沉积了不同质量比的BiOCl纳米片形成一系列的BiOCl/BiPO_4复合材料.利用扫描电镜、透射电镜、 X射线衍射和紫外可见漫反射光谱等手段对所合成的材料的物理化学性能进行了表征,并通过测试光电流、电化学阻抗、光致发光光谱等,进行光催化降解甲基橙和酸性红Ⅰ染料废水实验,评价了所合成材料的光电化学性能和光催化性能.研究结果表明, BiOCl纳米片(直径范围为100～400 nm)已成功沉积在BiPO_4纳米棒(直径100～200 nm、长度0.3～1.4μm)表面形成复合材料,复合材料没有改变单一材料的晶型和结晶度,其由结晶度较高的独居石结构单斜型BiPO_4和正方相BiOCl组成.与单一BiPO_4纳米棒相比,复合材料的光吸收范围更宽,光催化活性增强,最佳质量比(0.2)的复合材料在光照15 min时对甲基橙的降解率达到96.69%,在光照6 min时对酸性红降解率达到96.21%.根据光电化学性能测试结果 ,复合材料比单一材料具有更好的光生电荷分离效率、转移效率及更慢的复合速率.通过自由基捕获实验及材料的能带结构测算和验证,进一步分析了复合材料的光催化机理,复合材料光催化活性增强的原因是形成了p-n异质结.     

Bi2S3/BiOCl复合光催化剂的水热合成及其高活性

采用一种简便的水热法在433 K的温度下成功合成了具有不同Bi₂S₃质量分数的Bi₂S₃/BiOCl复合光催化剂,利用各种技术对其进行了表征.在紫外光照射下,以甲基橙水溶液的光催化降解为模型反应,评价了Bi₂S₃/BiOCl复合光催化剂的活性.研究结果表明:与纯Bi₂S₃和纯BiOCl相比,Bi₂S₃/BiOCl样品明显具有更高的光催化性能,尤其当Bi₂S₃在Bi₂S₃/BiOCl中的质量分数为26.5%时,Bi₂S₃/BiOCl复合催化剂的光催化活性与商业P25(TiO₂)的活性非常接近,而这种商业P25在紫外光照射下是公认的高效光催化剂.这种明显提高的光催化活性主要归功于光生电子和空穴在Bi₂S₃和BiOCl形成异质结界面上的有效转移,降低了电子-空穴对的复合.