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)。     

网状钼酸铋的可见光催化活性

采用无助剂、无模板的水热法成功合成网状Bi2MoO6. pH值对这一形貌的形成起重要作用. 所制备的网状Bi2MoO6样品表现出优异的可见光催化活性,其光催化活性比固相法合成的块状Bi2MoO6样品高得多.     

含氧空位缺陷钨酸铋光催化产氢性能研究

新型半导体光催化剂钨酸铋是目前研究广泛的光催化剂,但因其电子空穴对易复合的问题,限制了光催化产氢性能。为解决这一问题,采用锂-乙二胺溶液在钨酸铋表面构筑可控氧空位缺陷和金属缺陷。通过材料表征对比了钨酸铋经锂-乙二胺处理前后的变化,并对两者进行了产氢速率测试。钨酸铋在经过锂-乙二胺处理过后产生了氧空位缺陷和降价的金属中心,材料颜色从原先的黄白色转变为黄棕色,增强了光吸收能力。颗粒的主体结构以及物质成分并未发生变化,仍保持花球状颗粒结构,但处理后钨酸铋颗粒表面原先的光滑的片状结构变得粗糙,且方形纳米薄片锋利边缘变光滑,提高了光催化反应面积。这些变化使锂-乙二胺处理后的钨酸铋光催化产氢性能相比未处理之前得到了一定的提升。     

基于钼酸铋的碘掺杂辅助氧空位可控引入及其高效活化分子氧和矿化五氯酚作用（英文）

氧空位引入是设计带隙和电子结构以显著提高半导体光催化效率的有效策略之一.氧空位不仅可以有效地捕获载流子而加速光生电子空穴对的分离,还可以捕获电子作为惰性气体分子活化的活性位点.在分子水平上阐明氧空位在光催化中的固有功能也逐渐引起了研究者们的广泛兴趣.近年来,诸多文献报道原生氧空位可以很容易地通过局域电子对氧气进行充电,这表明光催化是分子氧在氧空位上的活化是克服三重态O₂自旋禁制反应生成活性氧物种的可靠选择.由此产生的活性氧物种,如羟基自由基(·OH)、超氧阴离子自由基(·O₂^-)和单线态氧(¹O₂),通常比O₂更具有氧化性.尽管在构建氧空位方面已有系列开创性的工作报道,但在光催化材料上氧空位浓度的调控策略仍处于起步阶段,依然具有很大的探索空间.因此,建立一种可控引入氧空位的方法,并揭示氧空位在增强分子氧活化中的潜在作用具有重要科学意义.我们利用还原性的乙二醇为溶剂,通过简便的溶剂热法合成了氧空位浓度可控的碘掺杂钨酸铋.在理论计算预测的基础上,采用X射线粉末...     

铋系光催化剂的形貌调控与表面改性研究进展

铋系光催化剂是一类重要的可见光光催化剂,但块体铋系化合物的光催化性能并不理想,需进行改性增强。形貌调控和表面改性是增强铋系光催化剂性能的两种有效方法。本文对近年来铋系化合物光催化剂形貌调控和表面改性方面的研究报道进行综述总结,介绍通过超薄纳米片制备、晶面比例调控、分级结构和空心结构构筑、官能团和纳米微粒修饰表面、表面缺陷调控以及表面原位转化形成金属铋和含铋化合物纳米颗粒等方法增强铋系光催化剂性能的研究情况,对各种方法的特点及其在增加光吸收、有效分离和利用光生载流子方面的作用机制进行讨论,并对铋系光催化材料的形貌调控与表面改性的未来发展趋势及所面临的挑战进行分析总结。     

钼酸铋基气敏材料研究进展

气体传感器被广泛应用于检测工业和家庭中有毒有害气体。气体敏感材料是气体传感器中重要的组成部分,敏感材料的性质决定了气体传感器的性能。研制精度高、检测快、集成度高的气体检测器迫在眉睫。钼酸铋作为一种新型双金属氧化物气敏材料,具有高选择性、高敏感度的优势。本文从气敏机理、形貌控制、掺杂和复合材料构建方面对近年来钼酸铋作为气敏材料的研究进行了总结,并对钼酸铋基气敏材料未来的研究方向进行了展望。     

铋系半导体光催化剂的光催化性能调控

铋系光催化剂具有良好的光催化性能,由于其Bi6s和O2p的轨道杂化,提高了价带的位置,从而减小了禁带宽度,使得铋系光催化剂在可见光范围内具有明显的吸收,已成为近年来光催化领域研究的热点。铋系光催化剂在可见光区的光催化活性虽然比传统的TiO₂有明显的提高,但其量子效率不高,光生电子-空穴容易结合,对可见光的吸收有限等问题,使其离实际应用仍存在较大的距离。因此,必须采取合适的措施来提高铋系催化剂的光生载流子速率,抑制光生电子-空穴复合,增强对可见光的吸收。本文主要综述了近年来在铋系半导体光催化剂光催化性能调控方面的最新研究进展,重点就铋系半导体光催化剂的形貌控制、特殊晶面暴露、贵金属沉积、离子掺杂、非金属掺杂、半导体复合等方面进行分析和总结,并对铋系半导体光催化剂的发展方向进行展望。     

源于铋玻璃的富氧空位BiOCl光催化材料的原位合成及性能

氧空位对光催化材料的可见光吸收范围与电子-空穴分离效率都具有重要影响,铋玻璃内含有丰富的氧空位缺陷.采用盐酸腐蚀铋玻璃原位合成BiOCl光催化材料,研究了玻璃网络外体对氧空位浓度的影响规律,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及电子顺磁共振(EPR)对合成的BiOCl材料的结...     

钼酸铋纳米片的制备以及光催化性能测试*

以硝酸铋与磷钼酸为原料,通过水热反应制备高催化活性光催化剂,应用X射线衍射和扫描电子显微镜进行材料表征,通过以氙灯为光源研究材料对四环素的表面光催化降解的特性。本实验涉及无机纳米材料的水热合成、结构表征以及有机类污染物光催化降解应用,将无机化学、物理化学、有机化学和分析化学的理论内容、实验方法与科学研究前沿相结合,能够全方位提升本科大学生的综合实验技能及科学研究水平。     

Hydrogenated Bismuth Molybdate Nanoframe for Efficient Sunlight‐Driven Nitrogen Fixation from Air

Sunlight‐driven dinitrogen fixation can lead to a novel concept for the production of ammonia under mild conditions. However, the efficient artificial photosynthesis of ammonia from ordinary air (instead of high pure N₂) has never been implemented. Here, we report for the first time the intrinsic catalytic activity of Bi₂MoO₆ catalyst for direct ammonia synthesis under light irradiation. The edge‐exposed coordinatively unsaturated Mo atoms in an Mo?O coordination polyhedron can act as activation centers to achieve the chemisorption, activation, and photoreduction of dinitrogen efficiently. Using that insight as a starting point, through rational structure and defect engineering, the optimized Bi₂MoO₆ sunlight‐driven nitrogen fixation system, which simultaneously possesses robust nitrogen activation ability, excellent light‐harvesting performance, and efficient charge transmission was successfully constructed. As a surprising achievement, this photocatalytic system demonstrated for the first time ultra‐efficient (1.3 mmol g^?1 h^?1) and stable sunlight‐driven nitrogen fixation from air in the absence of any organic scavengers.     

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。     

碘氧化铋光催化剂的合成、改性及净化一氧化氮

光催化技术因其节能、高效、无二次污染等特点,在低浓度一氧化氮(NO)污染治理方面展现出了巨大潜力。在众多半导体材料中,碘氧化铋(BiOI)光催化剂具有窄带隙和独特的层状结构,有利于可见光吸收和电子空穴对分离,展现出了良好的光催化活性和稳定性,近十几年来备受关注。本文综述了BiOI半导体材料光催化净化NO的最新研究进展,阐述了BiOI晶体形貌与晶面调控对其光催化性能的影响;重点介绍了各类改性方法如表面修饰、离子掺杂、异质结构筑等对BiOI光催化活性的提升机制,并提出了该研究方向所面临的挑战与应用前景,旨在为设计高活性BiOI基光催化材料以及高效处理低浓度NO污染提供理论借鉴与技术支撑。     

Production of 1,3-Butadiene From C4 Raffinate-3 Through Oxidative Dehydrogenation of n-Butene Over Bismuth Molybdate Catalysts

Recent progress on the bismuth molybdate catalysts for oxidative dehydrogenation of n-butene to 1,3-butadiene was reported in this review. A number of bismuth molybdate catalysts, including pure bismuth molybdates (α-Bi₂Mo₃O₁₂, β-Bi₂Mo₂O₉, and γ-Bi₂MoO₆) and multicomponent bismuth molybdates, were prepared by a co-precipitation method for use in the production of 1,3-butadiene from C₄ raffinate-3 through oxidative dehydrogenation of n-butene. It was observed that multicomponent bismuth molybdate catalyst was more efficient than pure bismuth molybdate catalyst in the oxidative dehydrogenation of n-butene. Various experimental measurements such as temperature-programmed reoxidation, X-ray photoelectron spectroscopy, and O₂-temperature-programmed desorption analyses were carried out to elucidate the different catalytic activity of bismuth molybdate catalysts. It was revealed that a bismuth molybdate catalyst with a higher oxygen mobility showed a better catalytic performance in terms of conversion of n-butene and yield for 1,3-butadiene. We have successfully demonstrated from experimental findings that oxygen mobility of bismuth molybdate catalyst played a key role in determining the catalytic performance in the oxidative dehydrogenation of n-butene to 1,3-butadiene.     

A Supported Bismuth Halide Perovskite Photocatalyst for Selective Aliphatic and Aromatic C–H Bond Activation

Direct selective oxidation of hydrocarbons to oxygenates by O₂ is challenging. Catalysts are limited by the low activity and narrow application scope, and the main focus is on active C?H bonds at benzylic positions. In this work, stable, lead‐free, Cs₃Bi₂Br₉ halide perovskites are integrated within the pore channels of mesoporous SBA‐15 silica and demonstrate their photocatalytic potentials for C?H bond activation. The composite photocatalysts can effectively oxidize hydrocarbons (C₅ to C₁₆ including aromatic and aliphatic alkanes) with a conversion rate up to 32900 μmol g_cat^?1 h^?1 and excellent selectivity (>99 %) towards aldehydes and ketones under visible‐light irradiation. Isotopic labeling, in situ spectroscopic studies, and DFT calculations reveal that well‐dispersed small perovskite nanoparticles (2–5 nm) possess enhanced electron–hole separation and a close contact with hydrocarbons that facilitates C(sp³)?H bond activation by photoinduced charges.     

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。     

Understanding the Impact of Bismuth Heterovalent Doping on the Structural and Photophysical Properties of CH3NH3PbBr3 Halide Perovskite Crystals with Near-IR Photoluminescence

A comprehensive study unveiling the impact of heterovalent doping with Bi³⁺ on the structural, semiconductive, and photoluminescent properties of a single crystal of lead halide perovskites (CH₃NH₃PbBr₃) is presented. As indicated by single-crystal XRD, a perfect cubic structure in Bi³⁺-doped CH₃NH₃PbBr₃ crystals is maintained in association with a slight lattice contraction. Time-resolved and power-dependent photoluminescence (PL) spectroscopy illustrates a progressively quenched PL of visible emission, alongside the appearance of a new PL signal in the near-infrared (NIR) regime, which is likely to be due to energy transfer to the Bi sites. These optical characteristics indicate the role of Bi³⁺ dopants as nonradiative recombination centers, which explains the observed transition from bimolecular recombination in pristine CH₃NH₃PbBr₃ to a dominant trap-assisted monomolecular recombination with Bi³⁺ doping. Electrically, it is found that the mobility in pristine perovskite crystals can be boosted with a low Bi³⁺ concentration, which may be related to a trap-filling mechanism. Aided by temperature (T)-dependent measurements, two temperature regimes are observed in association with different activation energies (E_a) for electrical conductivity. The reduction of E_a at lower T may be ascribed to suppression of ionic conduction induced by doping. The modified electrical properties and NIR emission with the control of Bi³⁺ concentration shed light on the opportunity to apply heterovalent doping of perovskite single crystals for NIR optoelectronic applications.     

铋铁复合氧化物光催化材料的制备及其性能研究

采用共沉淀法制备了一系列铋铁复合氧化物光催化剂,并以可见光降解甲基橙为模型反应,研究其在可见光照射下降解甲基橙的光催化性能。详细考察了p H值、铋铁摩尔比、煅烧温度等对其光催化性能的影响。在优化条件下,铋铁摩尔比为2∶1、p H=3~4时制备出的样品具有较好的光催化性能,甲基橙的降解率可达到91.95%。