La和Zn掺杂铌酸铋的光催化降解性能及其机理

用化学共沉淀法制备了镧和锌掺杂的铌酸铋纳米颗粒,表征了制备样品的微观结构和光催化降解性能。结果表明制备的样品对RhB表现出良好的可见光催化降解活性,且光催化效果受各种因素的影响。其中,Bi_(0.96)La_(0.04)NbO_4用量为0.15 g时,对pH=4、50 m L浓度为5 mg·L-1 RhB溶液的光催化效果最佳。光催化机理研究表明催化剂在可见光照射下产生的电子空穴对Rh B的降解起主要作用。该催化剂的制备方法简单、光催化性能稳定,5次循环后的活性仍大于95%。     

纳米钒酸铋的微波快速合成及光催化性能研究

采用微波辅助加热法以NaVO₃溶液和Bi(NO₃)₃·5H₂O的硝酸溶液为反应物,在10～40 min内合成了纳米钒酸铋粉末。利用XRD、FTIR、TEM、UV-Vis等手段研究了反应时间对产物结构及形貌的影响。经测定反应10 min时,得到纯的四方相BiVO₄,随着反应时间的延长,逐渐出现单斜相的衍射峰,当反应40 min时,获得纯的单斜相BiVO₄。同时XRD和IR结果证明了相转变的过程。TEM分析表明不同的反应时间条件下样品呈现不同的形貌。不同反应时间下获得样品的光催化性能的结果表明,微波反应时间对BiVO₄结构的转变及光催化性能的改变起到了重要的作用。     

表面活性剂修饰碳酸氧铋的制备及光催化性能

采用水热法,以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、非离子型表面活性剂聚乙二醇8000(PEG8000)、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)及SDS与CTAB耦合修饰Bi₂O₂CO₃。 系统地研究了表面活性剂种类及用量对Bi₂O₂CO₃晶面、形貌、光吸收特性及光催化降解效率的影响。 以紫外光下降解罗丹明B(RhB),考察样品的光催化性能。 结果表明,当Bi盐投加量为6 mmol(2.9106 g)时,SDS对Bi₂O₂CO₃的修饰对其光催化活性有所抑制;0.6 g CTAB修饰Bi₂O₂CO₃能有效提高其光催化活性;0.3 g SDS与CTAB耦合修饰Bi₂O₂CO₃就能有效提高其光催化活性;0.3 g PEG8000修饰Bi₂O₂CO₃也能使其光催化活性有所提高。     

二氧化铈/钼酸铋复合光催化剂的制备及光催化性能

采用水热法一步合成二氧化铈/钼酸铋复合材料,进一步探究了不同酸碱性反应体系溶液中二氧化铈与钼酸铋的组成、结构和光催化性能的关系。运用X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等对样品进行表征。研究发现CeO_2的加入与钼酸铋在不同酸碱性合成体系合成产物的形态、组成、结构及光催化性能息息相关。未加Ce~(3+)前,在酸性条件下反应生成的是Bi_2MoO_6;在碱性条件下的反应产物是Bi_(3.64)Mo_(0.36)O_(6.55)/Bi_2MoO_6复合材料。当合成的反应溶液体系中引入CeO_2之后,在酸性条件下反应生成的Bi_2MoO_6催化性能最好;在碱性条件下,反应生成的是Bi_(3.64)Mo_(0.36)O_(6.55)。因此,在碱性条件下,CeO_2的加入能够促进Bi_2MoO_6转化Bi_(3.64)Mo_(0.36)O_(6.55)。     

单斜晶型钒酸铋空心纳米球的制备及其光催化性能

无需添加任何模板剂,以Bi(NO3)·5H2O和NH4VO3为原料,采用柠檬酸络合法结合热处理的方法成功合成了BiVO4空心纳米球.采用TEM、XRD、TG-DTA、UV-Vis等测试手段对样品的形貌、相结构、光吸收性能进行了表征,以亚甲基蓝染料溶液的脱色降解实验为模型反应考察了样品的光催化性能.结果表明,所制备的BiVO4以单斜晶系白钨矿相存在且具有良好的中空结构,空心球平均粒径为160 nm,空腔直径为10～80 nm.UV-Vis谱图数据表明所制备的BiVO4样品的禁带宽度约为2.26 eV,样品在紫外区和可见区均有较强的光吸收.可见光照射下,亚甲基蓝溶液经BiVO4空心球脱色处理150 min后,脱色率可达到95%以上,COD去除率为73.66%.另外,考察了柠檬酸与铋离子不同摩尔比对空心球形貌的影响,并对BiVO空心纳米球的形成机理进行了探讨.     

AgNi双金属改性多面体钒酸铋的制备及光催化性能

采用简单的水热法制备了多面体钒酸铋（BVO）材料,又通过化学还原法首次在BVO上原位合成了一种小尺寸的AgNi双金属助催化剂并研究了其光催化性能。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱、N₂吸附-脱附等手段对制备的AgNi/BVO材料的理化性能进行了表征。结果表明,AgNi双金属广泛负载在这种特殊形貌的BVO多面体表面,大大增加了金属的附着位点,同时AgNi负载也提高了BVO的结晶性。银表面等离子体谐振效应与镍的共格界面效应增强了BVO催化剂对可见光的吸收,增强了光生电子的分离,提高了光催化活性。光催化降解MB （亚甲基蓝）实验表明,当Ag、Ni的质量比为3∶1时,AgNi/BVO的催化活性最高,在可见光照射下其反应速率常数是BVO的5.4倍,该光催化剂在4次循环后仍能保持良好的光催化活性。     

AgNi双金属改性多面体钒酸铋的制备及光催化性能

采用简单的水热法制备了多面体钒酸铋(BVO)材料,又通过化学还原法首次在BVO上原位合成了一种小尺寸的AgNi双金属助催化剂并研究了其光催化性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)光谱、N2吸附-脱附等手段对制备的AgNi/BVO材料的理化性能进行了表征。结果表明,AgNi双金属广泛负载在这种特殊形貌的BVO多面体表面,大大增加了金属的附着位点,同时AgNi负载也提高了BVO的结晶性。银表面等离子体谐振效应与镍的共格界面效应增强了BVO催化剂对可见光的吸收,增强了光生电子的分离,提高了光催化活性。光催化降解MB (亚甲基蓝)实验表明,当Ag、Ni的质量比为3∶1时,AgNi/BVO的催化活性最高,在可见光照射下其反应速率常数是BVO的5.4倍,该光催化剂在4次循环后仍能保持良好的光催化活性。     

Fe对NaNbO3的晶格掺杂和同步异质结改性及其光催化性能

运用溶剂热法及继之的高温晶化法制备钙钛矿结构NaNbO₃,并在此基础上同步获得了NaNbO₃晶格内Fe³⁺的掺杂和NaNbO₃晶格外α-Fe₂O₃的异质结复合.观察到了同步改性NaNbO₃对水体罗丹明B（RhB）光催化降解效率的显著提升,最适Fe含量的改性NaNbO₃对罗丹明B 1 h内的降解率可达95%,表观一级动力学速率常数为改性前NaNbO₃的近7倍.运用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微（SEM）、X光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱、低温N₂吸附-脱附（BET法）,电子自旋共振光谱（ESR）,紫外-可见漫反射光谱（DRS）及光致电流检测等表征和测量探明改性体系的组成及结构,并表明Fe³⁺对Nb⁵⁺的掺杂取代可通过杂质能级形成、电子和空穴捕获以及溶氧吸附的促进从而有利于对罗丹明B的光催化降解;适量α-Fe₂O₃晶格外复合改性NaNbO₃可通过NaNbO₃与α-Fe₂O₃异质结间电子的跃迁和流动提高复合催化剂的光量子效率.Fe对NaNbO₃晶格内外改性促活的实质可能在于光生载流子迁移的促进和对其复合的抑制.     

钨酸铋对四环素光催化降解性能

采用水热法制备了钨酸铋催化剂,以空气为氧化剂,四环素为底物,考察了制备催化剂时溶液的酸度、降解反应时不同光源、光强度和催化剂量对钨酸铋的光催化降解四环素性能的影响.结果表明,当制备钨酸铋催化剂溶液的pH为1时,催化降解效果较好;当催化剂与四环素的物质的量之比为0.3∶1时,光照时间100 min,光催化降解率达66%;以钨酸铋为催化剂,太阳光光催化降解性能优于红外光和紫外光,太阳光强度越强,催化降解效果越好.     

铋掺杂介孔二氧化钛的制备及光催化动力学

以介孔分子筛(KIT-6)为载体,采用溶液浸渍法合成了铋(Bi)掺杂的介孔二氧化钛(TiO₂)光催化剂。利用XRD、TEM、SEM、XPS、N₂吸附-脱附法和拉曼光谱法等技术手段对材料的结构和形貌进行表征。通过紫外-可见吸收光谱法考察了催化剂对罗丹明B光催化降解效率,进一步考察了Bi的掺杂量对光催化反应速率的影响,并对光催化降解动力学进行了初步研究。结果表明,Bi掺杂的介孔TiO₂具有较窄的孔径分布(3~4 nm),而且吸收范围扩展到可见光区,其光催化活性明显高于商品TiO₂(P25)。随之Bi掺杂量的提高,反应速率常数也增大,其光催化降解罗丹明B的反应均符合准一级动力学方程。     

C-N-S-TiO2光催化剂的制备、表征及其性能

以钛酸四丁酯为钛源、功能生物小分子胱氨酸为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法同步合成了C-N-S-TiO2光催化剂,利用XRD、XPS、FT-IR和DRS等测试技术对样品的结构及物化性能进行了表征。XRD和DRS分析表明,共掺杂抑制了TiO2晶粒的生长,提高了晶相转变温度,且C-N-S-TiO2样品的吸收带边明显"红移",光吸收范围一直延长至800 nm左右。XPS分析结果显示,C-N-S-TiO2样品表面产生了杂质能级,C、S元素分别取代部分晶格Ti4+以CO23-和S6+形式存在;而N峰呈宽化状态,以O—Ti—N和Ti—O—N键存在,且样品表面羟基含量明显增加。以罗丹明B染料为模型污染物,考察了该催化剂的可见光催化活性。结果表明,与P25 TiO2比较,C-N-S-TiO2光催化剂活性得到改进,C-N-S-TiO2光催化剂在470～800 nm波长下辐射120 min后对罗丹明B的降解率可高达83%。     

基于钨(钼)酸铋半导体复合材料的合成及其在光催化降解中的应用

由于全球的工农业的迅速发展,水污染已成为人类所面临的最大危机。基于半导体光催化法是治理水污染的绿色技术之一,能够有效地降解和去除水中的污染物。在众多光催化材料中,金属氧化物半导体由于其具有低毒性、高稳定性和对水溶液中化学腐蚀的较高的抵抗力等优点,而被科学家们广泛地研究和应用。其中,三元组分的金属氧化物因其具有较窄的禁带宽度和可见光响应性质,在光催化降解领域上的能力已经超过其他的金属化合物。本文系统地介绍了两种典型的三元金属氧化物——钨酸铋和钼酸铋,围绕着基于钨酸铋和钼酸铋的复合型催化剂的制备和在光催化降解废水处理领域中的应用以及发展进行了综述,提出了目前关于钨酸铋和钼酸铋的复合材料的设计、机理研究和改性修饰方法中的所存在的主要问题,并对未来的发展趋势进行了展望。     

掺杂Ce的TiO_2纳米粒子的光致光及其光催化活性

采用sol-gel法制备了纯的和掺杂不同量Ce的TiO_2纳米粒子，并利用XRD， TEM，BET，XPS和PL光谱对样品进行表征，主要考察焙烧温度和含量对掺杂Ce的 TiO_2纳米粒子性质以及光催化降解苯酚活性的影响，并探讨了Ce的掺杂对TiO_2相 变的作用机制以及PL光谱与光催化活性的关系，结果表明，掺杂的Ce~(4+)没有进 入到TiO_2晶格中，而是以小团簇的CeO_2化学态均匀地弥散在TiO_2纳米粒子中， 这可能导致了Ce的掺杂对TiO_2的相变有很大的抑制作用；Ce的掺杂没有引起新的 光致发光现象，而适量Ce的掺杂能够降低TiO_2纳米粒子PL光谱的强度，这是因为 掺杂的Ce~(4+)易于捕获光生电子而生成Ce~(3+);600℃处理的掺杂Ce的TiO_2纳米 粒子表现出较高的光催化活性，这说明600℃是比较合适的焙烧温度，而掺杂不同 量的Ce的TiO_2样品的光催化活性顺序是：3 mol%＞4 mol%＞2 mol%＞5 mol%＞1 mol%＞0 mol%，这与它们的PL光谱强度的顺序是相反的，即PL光谱强度越低，其 光催化活性越高，这说明PL光谱与其光催化活性间有着必然的联系，这是因为掺杂 剂Ce~(4+)能够捕获光生电子，在光致发光过程中使PL光谱强度下降，而在光催化 反应过程中使有机污染物加快氧化。     

Keggin型铜取代磷钨杂多阴离子可见光催化降解罗丹明B

以Keggin型铜取代杂多阴离子PW11O39Cu(Ⅱ)(H2O)5-[PW11Cu]为可见光催化剂,有机染料罗丹明B(RhB)为模型污染物,研究了在可见光照射下PW11Cu对RhB的可见光催化降解作用,提出了PW11Cu可见光催化作用的反应机理,同时考察了RhB初始浓度、PW11Cu初始浓度和溶液pH值对RhB光催化降解速率的影响。 实验结果表明,含有15.6 μmol/L PW11Cu+10 μmol/L RhB的水溶液在可见光照射下反应80 min,RhB的降解率达100%,总有机碳去除率约33%。 RhB的可见光催化降解服从准一级动力学方程,在RhB初始浓度为20、30和40 μmol/L的情况下,其表观一级速率常数分别为3.1×10-2、2.0×10-2和1.5×10-2 min-1。     

可见光/Fenton光催化降解有机染料

采用Fenton试剂(Fe³⁺/H₂O₂)在可见光条件下(λ＞450nm)光催化降解目标染料化合物罗丹明B(RhodamineB,RhB).在pH＜3.0体系中用可见光照射,能使RhB染料在光敏化作用下有效降解,反应160min后矿化率达到71.8%.采用ESR和溴甲酚绿(Bromocresolgreen,BCG)法跟踪测定活性氧化物种,通过对RhB降解过程的紫外-可见光谱、红外光谱分析及总有机碳量(TOC)跟踪测定,结果表明,Fe³⁺/H₂O₂/RhB体系在可见光照射下主要的活性氧化物种为羟基自由基,能有效地降解RhB.