Sm3+掺杂棒状BiPO4微晶的制备及其光催化活性增强机理

以Sm(NO3)3、NH4H2PO4和Bi(NO3)3为原料,采用水热法合成了Sm3+掺杂棒状BiPO4光催化剂.采用XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱、BET比表面积测试等手段对其组成、晶型、粒径、形貌及比表面积等进行了表征,并以金卤灯模拟可见光,以甲基橙和邻硝基苯酚为模型污染物,对其光催化性能进行了评价和分析.XRD和SEM分析表明,Sm3+掺杂进入BiPO4的晶格,导致其晶胞参数发生变化,但对其物相结构和形貌的影响不明显;UV-Vis吸收光谱测试表明,Sm3+掺杂使BiPO4在紫外光区的吸收减弱,可见光区略有增强.光催化实验表明,Sm3+掺杂后BiPO4的光催化活性与掺杂量密切相关,当Sm3掺杂量为0.75at;时光催化活性提高较显著.根据实验结果和文献报道,论文对Sm3+掺杂后BiPO4活性提高机理进行了探讨,认为Sm3+掺杂后BiPO4光生电子-空穴分离效率提高是影响其活性的主要因素.     

g-C3N4/ZnO复合光催化剂的制备及其光催化活性

以硝酸锌、三聚氰胺、氢氧化钠为原料,采用回流法合成g-C3N4/ZnO复合光催化剂.利用傅里叶红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及N2吸附-脱附(BET)等技术对所合成样品的组成和形貌进行表征.在模拟太阳光条件下,以亚甲基蓝为模拟污染物评价催化剂的活性.结果表明,g-C3N4加入量为5wt;,煅烧温度500℃,煅烧时间2 h条件下制备的复合光催化剂具有最佳的光催化活性.5wt;g-C3N4/ZnO复合光催化剂在反应40 min时对亚甲基蓝的降解率可达到98.5;,其光催化降解速率为纯ZnO的2.8倍.     

可见光催化剂Ni-BiVO4的水热合成及其光催化性能研究

以Bi(NO3)3·5H2O、NH4VO3和Ni(NO3)2·6H2O为原料,采用水热法合成了Ni-BiVO4光催化剂,并利用XRD、SEM、XPS、Raman、UV-Vis DRS等测试手段对产品进行表征和分析,探讨不同pH值对BiVO4颗粒晶相与形貌的影响.以亚甲基蓝作为模型污染物考察Ni-BiVO4催化剂的光催化性能.结果表明,提高前驱液pH值,可得到单斜晶系白钨矿型Ni-BiVO4光催化剂.光催化剂中的Ni元素以NiO形式存在.Ni的引入使可见光吸收带发生红移,能带隙减小至2.35 eV.可见光催化降解亚甲基蓝溶液的结果表明,Ni掺杂有利于提高BiVO4的活性.其中pH值为5.0、Ni掺杂量为2.0wt;的BiVO4具有最好的光催化效果,可见光照射120 min后,对初始浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液的最高降解率由纯BiVO4的77;提高到99.45;.并对Ni引入后光催化活性提高的机理进行了分析.     

甘露醇辅助水热法合成BiPO_4及其光催化性能研究

采用甘露醇辅助水热法合成了BiPO4光催化剂,并以罗丹明B为目标降解物考察其光催化活性。采用XRD、SEM、FTIR、UV-vis DRS和N2吸附对产物进行了表征。结果表明,170℃水热24 h条件下甘露醇的加入不改变产物晶型,而产物的形貌从棱柱状变为多面体,随着加入量的增多,多面体尺寸减小,继续增大加入量,产物形貌出现分级结构的趋势。水热温度低或时间短时,产物为六方相,呈端面有突起的棒状,水热温度升高或时间延长,产物为单斜相,呈多面体状。但结晶度均较高。单斜相产物的形成经历了六方相的转变过程。所得产物结构中不含甘露醇,但有结晶水。170℃下甘露醇辅助制得的单斜相BiPO4的光催化活性最高,无甘露醇的条件下得到的单斜相产物的光催化活性次之,110℃下甘露醇辅助制得的六方相产物活性最差,这可能与它们的光响应范围大小不同有关。     

BiOBr/Bi/BiPO4复合材料的制备及可见光光催化性能研究

本文成功制备了BiOBr/Bi/BiPO4三元复合光催化剂,并通过对甲基橙(MO)降解活性的测试发现,在可见光条件下,BiOBr/Bi/BiPO4表现出优良的光催化活性.采用XRD、XPS和HRTEM对所制备催化剂的结构、组成和形貌进行表征,DRS表征说明单质Bi的加入有利于可见光吸收光谱的拓宽,PL和PC表征说明单质Bi的等离子共振效应有利于复合光催化剂光生载流子的分离,从而提高复合光催化剂的光催化降解活性.     

BiOI/BiVO4复合光催化剂的制备及其 可见光光催化性能

采用水热法制备了不同BiOI含量的BiOI/BiVO4复合光催化剂.通过XRD、SEM、XPS及UV-vis DRS等测试技术表征了样品的晶相结构、微观形貌、组成变化及吸光性能.用亚甲基蓝模拟环境污染物,评价了BiOI/BiVO4复合光催化剂的可见光催化活性,结果表明,当BiOI含量为40;,可见光照射100 min时,BiOI/BiVO4复合光催化剂对亚甲基蓝的降解率达81.22;,而相同条件下,BiVO4对亚甲基蓝的降解率仅为33.28;.光催化活性的提高可归因于BiOI/BiVO4异质结的形成,BiOI与BiVO4的能带结构发生了变化,由嵌套式结构变为交错式结构,使异质结表面的光生电子-空穴更有效地分离.     

CdS/沸石分子筛复合光催化剂的制备及光催化性能

以煤矸石为原料,经Na2CO3碱熔活化和水热合成获得了沸石分子筛;利用Cd2+对沸石分子筛进行离子交换并通过沉淀过程制得了CdS/沸石分子筛复合粉体.采用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得样品进行表征,并以模拟太阳光为光源,罗丹明B (RhB)为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.结果显示:沸石分子筛上负载的CdS的晶相为立方相,制得的CdS/沸石分子筛复合粉体具有较好的光催化活性,且三次循环利用后仍具有较好的催化活性,在模拟太阳光辐照下,CdS/zeolite(0.5 M)复合粉体重复利用3次后,处理260 min对RhB的降解率仍可达91.3;.所得粉体对RhB的光催化过程符合一级动力学方程式,光催化过程中,RhB 紫外可见光谱的蓝移现象揭示所得CdS/沸石分子筛可通过脱乙基-共轭显色基团断裂途径降解RhB.     

V2O5/g-C3N4复合物的制备及可见光催化性能研究

以偏钒酸铵和尿素混合物为前驱体,混合煅烧制备了V2O5/g-C3N4复合物催化剂.用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-vis)、比表面积测试(BET)、光致发光谱(PL)等对其结构进行了表征.结果表明复合物中存在V2O5和g-C3N4形成异质结构,其禁带宽度减小、吸收带边红移,光催化效率有显著提高.以亚甲基蓝(MB)为目标化合物,评价了样品的光催化活性,当前躯体中尿素与NH4VO3质量比为10∶1,煅烧温度为500℃,煅烧时间为0.5h,催化剂活性最高.在60W日光灯照射40 min,对亚甲基蓝得降解率达到97.52;.     

铋基碘氧化物/煤矸石复合粉体的制备及光催化性能

以表面改性的煤矸石粉、硝酸铋和碘化钾为原料,采用超声法制备了BiOI/煤矸石复合粉体和Bi5 O7I/Bi4O5I2/煤矸石复合粉体,利用XRD、SEM、EDS对所制得的样品进行了表征,并以模拟太阳光为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.结果表明:BiOI/煤矸石复合粉体和Bi5O7I/Bi4O5I2/煤矸石复合粉体均表现出较高的可见光光催化降解能力,并且Bi5O7I/Bi4O5I2/煤矸石复合粉体的光催化活性要大于BiOI/煤矸石复合粉体的光催化活性.Bi5O7I/Bi4O5I2/煤矸石复合粉体三次循环利用后光催化2h对罗丹明B的降解率仍可达到88.9;,可重复使用.     

点燃温度对ZnO超细粉体微观形貌和光催化性能的影响

以蔗糖为燃料、硝酸锌为氧化剂/锌源,采用溶液燃烧法合成ZnO超细粉体。采用XRD、SEM、比表面分析仪和分光光度计等检测设备,研究了点燃温度对合成ZnO粉体的物相组成、微观形貌、比表面积和光催化等性能影响,探讨了合成ZnO粉体对甲基橙光催化的作用机理。结果表明:在点燃温度400～700℃,均可合成棒状的ZnO超细粉体、平均径向尺寸小于150 nm;合成ZnO粉体均具有较高光催化性能,并且在点燃温度为500℃时,合成的ZnO粉体具有最大的比表面积(24.83 m2/g)和最佳的光催化性能,在高压汞灯照射60 min条件下,对甲基橙溶液(10 mg/L)的降解率可达98.2%,且反应符合一级动力学规律。     

pH值对水热合成BiVO4粉体及其光催化性能的影响

以五水硝酸铋和偏钒酸铵为起始原料,在不同前驱液pH值(0.5、5、7、9、11)条件下水热合成制备BiVO4粉体,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征其晶相结构和微观形貌,以罗丹明B(RhB)为目标降解物研究BiVO4粉体紫外光催化性能,研究结果表明:水热合成的BiVO4粉体均为单斜相,且结晶良好,纯度较高;粉体具有四种微观形貌,分别为表面光滑致密的多面体、不规则棒状、细微树枝状、长径比稍小的长方柱状;pH =7合成的细微树枝状BiVO4粉体,紫外光照射30 min RhB降解率达到90;,照射120 min降解率达到98;以上.     

钒掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化活性研究

以钛酸四丁酯为钛前驱体,偏钒酸铵为掺杂离子给体.采用溶胶-凝胶法制备了V掺杂纳米二氧化钛粉体;并使用TGA-DSC、XRD、BET、SEM对其晶化温度与结构进行了表征.结果表明:V掺入促进锐钛矿相向金红石相转变、抑制晶粒长大、增大比表面积,纳米粉体颗粒呈分布较均匀的类球形晶粒.以亚甲基蓝为模型反应,考察了V掺杂量、煅烧温度对催化剂光催化性能的影响,结果表明:V掺杂的TiO2 粉体降解亚甲基蓝符合一级反应动力学规律;晶格中V4+能够作为电荷转移物种,有效的抑制光生电子与空穴的复合,增加了表面空穴浓度,提高TiO2 纳米粉体的光催化活性,当掺杂量为1.5 mol;,煅烧温度为450 ℃时,TiO2 具有最佳的光催化性能.     

PtO-Pt-BiOCl Z-型异质结光催化剂的制备及其性能研究

本文以Bi(NO3)3·5H2O为原料,采用操作简单、过程环保、能耗低的水热法,制备得到BiOCl半导体光催化材料;再采用光还原法,将贵金属Pt和PtO同时负载到BiOCl表面上,进行催化剂改性.在模拟太阳光条件,降解甲基橙(MO)评价催化剂的光降解活性.实验结果表明:与Pt-BiOCl和BiOCl光催化活性对比,PtO-Pt-BiOCl催化剂具有更好的光催化降解效果.PtO,Pt和BiOCl三组份之间的Z型电子传递路径是其光催化性能提升的主要原因.本文论证了PtO在光催化有机污染物降解反应过程当中的作用机制,为PtO在光催化领域的应用提供理论指导.     

光催化剂SnC2O4的合成及其可见光催化活性

以(NH4)2C2O4为沉淀剂,采用直接沉淀法合成了新型光催化剂SnC2O4粉末.通过X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外-可见分光光度计及荧光分光光度计等手段对样品的物相结构、微观形貌以及光吸收性能等进行了分析表征.结果表明:所制备的样品为单斜白钨矿型SnC2O4,空间群为C2/C(15).样品的微观形貌为不规则多面体,其禁带宽度为3.44 eV.光致发光光谱表明样品内部可能有大量的氧空位和其它缺陷.以甲基橙为模拟染料废水对SnC2 O4样品的光催化活性进行了评价.当甲基橙染料的浓度为40 mg/L,SnC2 O4光催化剂的投加量为40 mg/50 mL时,在模拟可见光照射下,甲基橙降解率可达99.1;,且光催化降解反应符合一级动力学方程.此外,通过引入活性物种捕获剂证明·O2-在光催化降解甲基橙反应中起重要作用.     

不同沉淀剂下水解法制备BiOCl的光催化性能研究

以Bi(NO3)3·5H2O为原料,乙二醇(ethylene glycol,EG)为溶剂,采用水解法,在不同沉淀剂(NH3·H2O,Na2CO3和CO(NH2)2)条件下制备了BiOCl光催化剂.使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2物理吸附、紫外可见漫反射(DRS)、光致发光(PL)光谱等手段对所制样品进行了表征.以甲基橙染料为降解物,评价了不同沉淀条件对BiOCl光催化性能的影响.结果表明,不同沉淀条件对BiOCl光催化剂的结晶度、晶粒尺寸、形貌、禁带宽度、光生电子空穴对分离效率有明显的影响,进而影响了其光催化活性.其中以尿素为沉淀剂制得的催化剂BiOCl-3在模拟太阳光下降解甲基橙(MO)实验中显示了良好的光催化效率,光照60 min后对MO的降解效率达97;.BiOCl-3较高的光催化活性是由于其具有较高的结晶度、均匀的片状结构、较窄的带隙(2.9 eV)和较高的光生电子-空穴对分离效率.自由基和空穴捕获实验证明,光生空穴是BiOCl-3光催化反应体系中的主要活性物种.此外,所制备的BiOCl-3光催化剂具有较高的光催化稳定性,重复使用4次后对甲基橙的降解率仍保持在89;以上.     

热处理温度对Fe掺杂纳米ZnO/SnO2催化剂粉体的光催化性能的影响

以SnCl4.5H2O、ZnNO3.6H2O、HCl、NaOH、FeCl3.6H2O为原料,采用共沉淀法制备Fe掺杂纳米ZnO/SnO2复合催化剂粉体,以溶液降解甲基橙反应为模型,借助透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)测试仪等研究了热处理温度对0.2wt%Fe-Zn4Sn1(ZnO/SnO2=4/1(物质的量比))复合催化剂(简为:FZS)粉体催化活性和结构的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,光催化活性先升高后降低,热处理温度为650℃时所得的FZS粉体的光催化活性达到最高,对甲基橙的降解率为89.63%(紫外光照50 min)。随着热处理温度升高,FZS粉体的粒径逐渐增大,分散性仍然较好。当热处理温度达到750℃时,随着热处理温度的升高,FZS粉体团聚现象明显,比表面积急剧减小,使得光催化活性降低。在热处理温度高于850℃时,样品中出现Zn2SnO4晶体,也使得光催化活性降低。     

基于溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备LaFe1-xZrxO3纳米晶的性能研究

采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了LaFe1-xZrxO3(x=0,0.05,0.1,0.3,0.5)的纳米粒子催化剂,通过XRD、UV-vis、SEM和TEM等技术表征了这些纳米晶的物化性质及微观结构,并研究了其对亚甲基蓝紫外光照射降解的光催化活性.结果表明:所得催化剂均为立方相,原子Zr替代钙钛矿B位Fe进入晶格中并引起晶胞膨胀,晶格产生畸变.在B位掺杂Zr后,LaFeO3光催化活性明显得到提高.Zr最佳掺杂量为x=0.3,这时所形成的LaFe0.7Zr0.3O3光催化剂晶粒分散性好、尺寸分布窄,并具有均匀的微孔结构,是一种非常有前途的光催化剂.     

ZnTiO3/TiO2异质复合材料的制备及光催化性能

将均相沉淀法制备的ZnO粉体加入到TiO2前驱体中合成了ZnTiO3/TiO2异质复合材料,利用XRD、SEM、UV-Vis-DRS、BET以及FTIR等手段对其进行表征,同时在紫外光区测试了光催化氧化降解亚甲基蓝溶液的性能.结果表明,锌钛摩尔比和焙烧温度影响产物的组成、形貌和光催化性能,当锌钛摩尔比0.2、焙烧温度600 ℃,产物呈现出均匀棒状物形貌,具有介孔结构,-OH含量也最多,相对于纯TiO2具有更强的紫外吸收性能,并且出现红移现象,光照120 min后亚甲基蓝降解率可达到99;.     

可磁分离的"核-壳"结构Fe3O4@SiO2/Bi2WO6/Ag2O催化材料的制备及光催化性能研究

采用沉淀-沉积法制备了磁性Fe3O4@SiO2/Bi2 WO6/Ag2O催化材料,利用XRD、SEM和UV-Vis-DRS光谱对其组成、形貌和光吸收特性进行表征.以氙灯模拟可见光,以罗丹明B为模拟污染物对所得催化剂进行性能评价,考察了不同Ag2O复合量对Bi2WO6光催化剂反应活性的影响.结果表明,Fe3O4@SiO2/Bi2WO6/Ag2O的光催化活性明显优于纯Bi2 WO6,当Ag2 O的复合量为0.6;时,催化剂的活性最好.催化剂的活性增强增强机理分析表明,Ag2O的复合有效地降低了Bi2WO6的光生电子-空穴复合率,增加了Bi2WO6的可见光吸收范围.此外,该催化材料可进行磁分离,易于回收重复利用.     

Ag3PO4/TiO2复合催化剂的制备及光催化性能研究

为提高纳米TiO2的光催化降解性能和稳定性,采用两步水热法制备具有高催化性能的Ag3PO4/TiO2复合催化剂,采用XRD、SEM、EDS、XPS、TEM等仪器对其表面微观形貌和形态大小、表面元素组成、物相结构等进行表征,并研究了TiO2的比表面积和Ag3PO4颗粒尺寸大小对Ag3PO4/TiO2光催化性能的影响.以亚甲基蓝(MB)和苯酚为目标降解物来考察复合光催化剂的光催化性能.结果表明:1h后Ag3PO4、TiO2、Ag3PO4/TiO2对亚甲基蓝的降解率为25;、42;、92;;复合光催化剂Ag3PO4/TiO2经过5次光催化降解实验后,对亚甲基蓝的降解率仍可达78;.