S掺杂BiOBr的制备及其光催化固氮性能研究

以硫脲、五水硝酸铋为前驱体,采用溶剂热法制备出S掺杂BiOBr光催化剂。利用XRD,SEM,XPS,UV-Vis DRS、光电化学性能等对所制备的光催化材料进行了一系列表征。同时,在可见光照射下对S掺杂BiOBr进行光催化固氮性能研究。结果表明：S掺杂BiOBr的晶体结构未发生改变,比表面积增大。同时,形成的氧空位有利于吸附、活化N2分子和促进光生载流子的迁移,进而提高其光催化固氮性能。与BiOBr相比,S掺杂BiOBr的光催化产氨为25.36 mg?L-1?h-1?g-1cat,是BiOBr的4.6倍。最后,经4次循环实验,S掺杂BiOBr催化剂仍保持稳定的固氮效率。     

BiOBr的制备及其光催化性能的研究

以氧化铋为原料,采用水解法合成了溴氧化铋光催化剂,采用X射线衍射仪对溴氧化铋晶体进行表征,研究了溴氧化铋晶体降解罗丹明B溶液的光催化性能。实验结果表明,在反应温度为40℃、反应时间为90 min合成的Bi OBr光催化性能最好,具有较强的光催化活性,其催化活性优于Bi OCl催化剂,其催化降解罗丹明B反应表现为假一级动力学。     

可见光响应Fe掺杂ZnO的制备及光催化性能的研究

以硝酸锌、氯化铁等为原料,采用水热合成法制备不同比例Fe掺杂的ZnO光催化剂(Fe-ZnO)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼散射(Raman)和紫外可见(UV-vis)漫反射光谱对样品的形貌、结构、相组成进行表征。结果表明,Fe已经掺入了ZnO晶格中;掺杂使光吸收带向红外区域扩展,提高可见光响应。BET测试发现Fe掺杂的ZnO材料具有很好的结构稳定性和相当高的比表面积,对Cr(VI)水溶液进行降解实验,结果显示Fe掺杂后ZnO具有较高的光催化活性和良好的稳定性。     

可见光响应的硫掺杂TiO2的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了硫掺杂TiO2光催化剂粉末.光催化降解罗丹明B实验结果表明,钛酸四丁酯与硫脲的摩尔比Ti/S=2.7∶ 1,经600℃热处理后光催化活性最佳.通过紫外可见漫反射吸收光谱(DRS)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)以及表面光电压谱(SPS)等研究结果表明,适量的硫掺杂导致TiO2有效地抑制晶相转变.在热处理过程中由S2-被氧化为S4+并进入TiO2晶格中取代部分Ti4+,发生晶格畸变,带隙变窄,使催化剂吸收光谱红移至550 nm,诱发可见光活性.     

可见光响应的氯掺杂TiO2的制备、表征及其光催化活性

 采用HCl水解钛酸四丁酯制备了可见光响应的氯掺杂TiO2光催化剂,并用X射线衍射线、透射电子显微镜、 X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱等测试手段对其结构进行了表征. 结果表明,氯元素的引入降低了无定形相向锐钛矿转变以及锐钛矿向金红石相转变的温度. 300 ℃焙烧的氯掺杂TiO2吸收波长拓展到可见光区,且XPS证实氯元素以阴离子形式存在于TiO2晶格中. 苯酚降解实验表明, 在大于400 nm的可见光照射下, 300 ℃焙烧的氯掺杂TiO2具有最佳的光催化活性, 120 min时苯酚的降解率达到42.5%.     

铕掺杂TiO2的制备及其可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同铕(Eu)掺杂量的TiO₂纳米颗粒(Eu-TiO₂),利用透射电镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)及紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对Eu-TiO₂进行了物理特性的初步表征.结果表明:与未掺杂纳米TiO₂比较,Eu-TiO₂禁带宽度变窄,具有可见光光催化活性.在可见光下(λ≥420 nm)照射下,以光催化降解染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标反应,探讨了Eu-TiO₂不同制备条件对RhB降解光催化活性的影响,优化得到制备高活性Eu-TiO₂最佳pH为3、掺杂比例(n_Eu/n_Ti)为0.05%、煅烧温度为500 ℃.研究了可见光照射下Eu-TiO₂降解RhB和无色有机小分子水杨酸(SA)光催化反应条件及降解特性,RhB的12 h深度氧化矿化率为60.2%,SA的8 h降解率达到100%.通过跟踪测定可见光下Eu-TiO₂光催化反应过程中氧化物种的变化,研究了可见光激发Eu-TiO₂光催化反应机理,表明其光催化反应主要涉及羟基自由基(·OH)历程.     

不同碳源掺杂的二氧化钛光催化活性研究

采用树脂、葡萄糖作为碳源,掺杂在钛酸四丁酯中,水解后经过独特的煅烧过程,成功合成碳掺杂的TiO2纳米粒子。通过X射线衍射、扫描电镜、氮气吸附等技术对其进行表征。在可见光与紫外光下降解罗丹明B的实验表明,合成的碳掺杂的TiO2在可见光以及紫外光下均显示了较高的催化活性。     

银耳状BiOBr的制备及光催化性能研究

以β-环糊精(β-CD)、硝酸铋、溴化钾为原料,采用溶剂热法合成了银耳状BiOBr.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱(UV-Vis)对BiOBr粒子进行表征.实验发现:BiOBr的微观形貌与β-CD的用量有关,当β-CD的用量为0.4574 g时,所制得的BiOBr为银耳状,且其光催化性能最好.     

水热合成Fe3+掺杂ZnO复合材料及其光催化活性

以Zn(Ac)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O和NaOH为原料,采用水热法合成了Fe3+掺杂ZnO复合材料. 并用X射线衍射和扫描电子显微镜测试技术对合成样品的结构和形貌进行了表征. 结果表明,Fe3+掺杂ZnO合成产物为直棒状,直径为500 nm,长度为3 μm左右. 样品的紫外可见漫反射分析结果表明,在300～500 nm紫外可见光区域均有强的吸收. Fe3+掺杂ZnO作为光催化剂降解有机染料性能优于纯ZnO材料.     

铁、氮共掺杂二氧化钛粉末的制备及光催化活性

Using TiCl₄ as the titanium source, nanoparticles of TiO₂ doped with nitrogen(N-TiO₂) were synthesized by triethylamine. TiO₂ powder codoped with iron and nitrogen(Fe/N-TiO₂) were prepared by adsorption-deposition of Fe³⁺ on N-TiO₂ and calcining at 400 ℃ for 2 h. From the XPS results for N1s binding energy at 399.6 eV and 396.6 eV, it is proposed that the partial N atoms as substitution atoms replace for O atoms in TiO₂ lattice. The onset of the absorption spectrum of Fe/N-TiO₂ has a 45 nm red-shift compared with that of TiO₂. The results of photocatalytic degradation of methylene blue solution indicate that Fe/N-TiO₂(0.45% Fe³⁺) has a higher activity. Its photocatalytic activity is about 2 times as high as that of pure TiO₂ under UV-light, and 3 times under sunlight. Doping of nitrogen in TiO₂ enhances photoresponse in visible light region and doping of Fe³⁺ reduces the recombination of electrons and holes. Both of the above effects are beneficial for improving the performances of Fe/N-TiO₂ photocatalyst.     

p-n异质结型光催化剂BiOBr/NaBiO3的制备与可见光催化活性

采用化学蚀刻法在NaBiO3表面利用HBr与NaBiO3的反应原位沉积BiOBr,制备了异质结型光催化剂.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和扫描电子显微镜(SEM)等对其相结构、微观形貌和光吸收性能进行了表征.光催化实验结果表明,BiOBr/NaBiO3在可见光下可以有效降解罗丹明B(RhB)溶液,当BiOBr与NaBiO3的摩尔比为40.1%时,BiOBr/NaBiO3具有最大催化活性.通过不同牺牲剂的加入及荧光实验结果推测了该异质结型材料光催化过程中光生载流子的传输方向及活性物种.研究结果表明,BiOBr/NaBiO3催化活性的增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结,其内建电场能够促进光生载流子的分离,同时h+在光催化降解过程中是主要的活性物种.     

Fe-P共掺杂石墨相氮化碳催化剂可见光下催化性能研究

采用双氰胺、硝酸铁和磷酸氢二铵为原料制备Fe-P共掺杂石墨相氮化碳(g-C3N4).使用X射线衍射光谱(XRD)、N2吸附、紫外可见光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对制备的催化剂进行了表征.结果表明,引入掺杂剂可以抑制g-C3N4的晶粒生长,提高催化剂比表面积,降低带隙能,抑制光生电子和空穴的复合.在可见光下降解罗丹明B的实验表明Fe-P共掺杂g-C3N4的反应速率常数是纯g-C3N4的6倍.我们推测了P和Fe可能的掺杂态以及光催化反应机理.     

ZnO修饰提升花状BiOBr的可见光催化降解罗丹明B性能

以Bi(NO₃)₃·5H₂O、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O和NaBr为前驱体,采用简单溶剂热法制备BiOBr/ZnO三维花状微纳米复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光子能谱、N₂吸附-脱附、光致发光和电子顺磁共振等分析技术对其理化性质进行了表征。通过可见光催化降解罗丹明B(RhB)的实验测试了复合材料的光催化性能。结果表明ZnO含量为5%的BiOBr/ZnO光催化活性最优,RhB降解率在50 min后达到98.3%,其降解速率常数是纯ZnO和BiOBr的6.3倍和3.4倍,并且具有较高的稳定性。复合材料光催化性能增强的可能原因为ZnO的引入增强了可见光的吸收和光生载流子的电荷分离效率。     

层级结构BiOBr的离子液体辅助合成及其对苯胺的可见光催化降解

分别以溴代甲基咪唑反应型离子液体[C₄mim]Br、[C₈mim]Br和[C₁₂mim]Br作为溴源和软模板,通过乙二醇溶剂热处理,获得了3种不同形貌结构的溴化氧铋(BiOBr)微粉。 X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测定的表征结果证实,产物均属四方晶系,纯度较高,且随着离子液体中阳离子取代基上碳原子数(C_n)的增多,BiOBr晶体沿着(110)晶面择优生长;微米级的BiOBr产物颗粒均是由纳米尺度的花瓣状薄片相互簇集、自组装而形成,呈球心放射状,粒径和表面孔隙均随C_n的增加而减小,但比表面积随之而增大。 可见光降解苯胺的结果表明,3种BiOBr催化剂的催化活性不同,反应280 min时,降解率依次为54.13%、78.67%和95.06%;光生空穴是光降解过程的主要活性物质,羟基自由基所起的作用较小。     

不同煅烧温度制备的n-p型CeO_2/BiOBr光催化性能研究

采用微乳法制备了n-p型CeO_2/BiOBr异质结,其中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)既作为Br源,又作为"桥"使CTA~+修饰在CeO_2表面形成了稳定的油包水微乳体系.利用XRD、SEM、HRTEM、UV-Vis DRS、BET、XPS等对样品进行结构、形貌和光学性质进行表征,并对复合光催化剂进行了可见光下降解甲基橙(MO)的光催化活性研究.考察了不同煅烧温度对合成CeO_2/BiOBr的影响.结果表明:CeO_2/BiOBr异质结相比于单体CeO_2和BiOBr来说,它的光响应范围大大增加,在可见光下降解MO具有更高的光催化活性.450℃下煅烧可使MO达到最佳的降解率,而高温则会使催化剂发生烧结.机理研究表明,在CeO_2与BiOBr复合体中,使有机物矿化的主要为CeO_2价带上的光生空穴.CeO_2/BiOBr催化活性增强主要是由于在CeO_2与BiOBr之间形成了n-p型的异质结.     

Fe掺杂ZnO空心微球的制备与光催化性能

ZnO是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,其能带宽度约为3.37eV,在光电子学、传感、光催化、发电等诸多领域都具有巨大的应用潜力。本文采用简单的离子交换和热蒸发法成功制备了Fe掺杂ZnO空心微球,并利用扫描电镜、透射电镜、X射线粉末衍射仪对其形貌、结构以及成分等进行了详细的表征。光吸收测试证明Fe元素掺杂能够扩展ZnO的光吸收波段,实现波长375~600nm的光波吸收。另外,光催化实验证明Fe掺杂ZnO空心微球能够有效地促进罗丹明B的降解,表明合成的Fe掺杂ZnO空心微球是一种优异的光催化剂。     

Intrinsic Facet‐Dependent Reactivity of Well‐Defined BiOBr Nanosheets on Photocatalytic Water Splitting

Surface atomic arrangement and coordination of photocatalysts highly exposed to different crystal facets significantly affect the photoreactivity. However, controversies on the true photoreactivity of a specific facet in heterogeneous photocatalysis still exits. Herein, we exemplified well‐defined BiOBr nanosheets dominating with respective facets, (001) and (010), to track the reactivity of crystal facets for photocatalytic water splitting. The real photoreactivity of BiOBr‐(001) were evidenced to be significantly higher than BiOBr‐(010) for both hydrogen production and oxygen evolution reactions. Further in situ photochemical probing studies verified the distinct reactivity is not only owing to the highly exposed facets, but dominated by the co‐exposing facets, leading to an efficient spatial separation of photogenerated charges and further making the oxidation and reduction reactions separately occur with different reaction rates, which ordains the fate of the true photoreactivity.     

直接Z型MIL-100(Fe)/BiOBr异质结的构建及光芬顿降解磺胺甲恶唑的性能

通过原位共沉淀法可控制备了系列直接Z型MIL-100(Fe)/Bi OBr异质结。使用粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶红外变换(FTIR)光谱、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、高倍透射电镜(HRTEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对MIL-100(Fe)/Bi OBr异质结晶体结构、微观形貌、光学性能、化学组成进行表征。以低功率发光二级管可见光为光源,探究了MIL-100(Fe)/Bi OBr异质结光芬顿降解磺胺甲恶唑(SMX)性能。最佳反应体系MB-7/Vis/H₂O₂(MB-7是MIL-100(Fe)质量为Bi OBr质量的70%时制备的样品)在光源照射70 min后可降解99.8%SMX(5 mg·L^-1)。同时,还考察了H₂O₂浓度、催化剂投加量、p H值以及无机阴离子对MB-7/Vis/H₂O₂降解SMX影响。MB-7/Vis/H₂O₂能够在经过...