煅烧温度对花朵状钨酸铋光催化活性的影响

钨酸铋在水相体系中能光催化降解有机污染物,而对于钨酸铋光催化活性影响因素的研究非常少.本文研究了煅烧温度对花朵状钨酸铋光催化活性的影响.以钨酸钠和硝酸铋为原料,在160°C下水热反应20 h,合成催化剂,并经不同温度煅烧3 h.用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、紫外-可见漫反射吸收光谱(UVVis DRS)和荧光(PL)光谱表征样品.结果表明,这些样品具有十分相似的相组成和电子结构.然而,对于水中苯酚的降解,钨酸铋的光催化活性显示出了很大的差异.钨酸铋的光催化活性随着煅烧温度的升高,先上升后下降,最优煅烧温度为350°C,并且不受样品比表面积大小的影响.这些样品的活性差异主要归结于钨酸铋的结晶度、吸光性和表面缺陷对其光生载流子分离效率的综合影响.     

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.     

铋系半导体光催化材料

近年来,铋系半导体材料因其在可见光辐照下对难降解有机物具有良好的催化作用而成为新型光催化材料的研究热点之一。本文综述了国内外铋系光催化剂的研究动态和主要成果。铋系光催化剂在可见光范围内有明显的吸收,具有较好的光催化活性。此外,大多数铋系光催化剂在反应过程中具有较高的稳定性。通过改进制备方法、掺杂负载、构建异质结等技术,可以有效提高铋系半导体材料的可见光吸收性能或抑制光生电子和空穴的复合,从而进一步提高其光催化性能。尽管铋系光催化剂由于其导带位置比氢的氧化还原电位低,但是通过设计合成新的能带结构可使其满足氧化和还原水的能带要求,从而实现铋系光催化剂在光解水制氢中的应用。最后,对铋系光催化剂未来的发展趋势进行了展望,并强调针对特殊用途和结合量化计算方法对开发新型铋系光催化剂的重要性。     

新型间接Z字结型g-C3N4/Bi2MoO6/Bi空心微球等离子共振增强光吸收和光催化性能（英文）

半导体光催化技术是目前最有前景的绿色化学技术,可通过利用太阳光降解污染物或制氢.作为有潜力的半导体催化剂,钼酸铋具有合适的带隙(2.58 eV).但是,由于低的量子产量,钼酸铋的光催化性能并不理想.为了提高钼酸铋的光催化性能,研究者多考虑采取构造异质结的方式.石墨相氮化碳(g-C3N4)能带位置合适,与多种光催化半导体能带匹配,是构造异质结的常用选择.因此,本文选用g-C3N4与钼酸铋复合,构造异质结结构.为了进一步提高光催化性能,多采用负载贵金属(Pt,Au和Pd)作为助催化剂,利用贵金属特有的等离子共振效应,增加光吸收,促进载流子分离,但贵金属价格昂贵.Bi金属单质价格便宜,具备等效的等离子共振效应,是理想的贵金属替代物.钼酸铋可以采取原位还原的方式还原出Bi单质,构造更紧密的界面结构,更有利于载流子传输.Bi的等离子共振效应可以有效提高材料的光吸收能力和光生载流子分离率.本文采用溶剂热和原位还原方法成功合成了一种新型三元异质结结构g-C3N4/Bi2MoO6/Bi(CN/BMO/Bi)空心微球.结果显示,三元异质结结构的最佳配比为0.4CN/BMO/9Bi,该样品表现出最好的光催化降解罗丹明B效率,是纯钼酸铋的9倍.通过计算DRS和XPS的价带数据,0.4CN/BMO/9Bi是一种Z字型异质结.牺牲试剂实验也提供了Z字型异质结的有力证据,测试显示超氧自由基·O^2-(在-0.33 eV)是光催化降解的主要基团.但是,钼酸铋的导带位置低于-0.33 eV,g-C3N4的导带高于-0.33 eV,因此g-C3N4的导带是唯一的反应位点,从而证明了光生载流子的转移是通过Z字型异质结结构实现的.TEM图显示金属Bi分散在钼酸铋表面.DRS和PL图分析表明金属Bi增加了材料的光吸收能力,同时扮演了中间介质的角色,促进钼酸铋导带的电子和g-C3N4价带的空穴快速复合.因此,g-C3N4/Bi2MoO6/Bi的优异光催化性能主要归功于Z字型异质结和Bi金属的等离子共振吸收效应,提高了材料的光吸收能力和光生载流子分离率.     

Z-机制磷酸银/钨酸铋复合物的构建及其可见光催化降解有机污染物(英文)

环境危害不仅对人类健康构成巨大威胁,而且也阻碍了经济社会的快速发展.光催化剂通过利用太阳能来降解污染物为环境问题提供一条理想的途径.光催化剂的制备应该考虑以下几点:(1)对可见光响应;(2)高量子效率和稳定性;(3)安全、廉价、无毒的原材料.早期的一些催化剂如二氧化钛、氧化锌、硫化锌、锗酸锌和磷酸铋等在紫外线照射下表现出优秀的光催化活性.但是紫外光是稀有的,而且对人体健康有害.近年来,对宽带隙半导体的改性如掺杂、贵金属沉积、构建异质结或固溶体催化剂取得了有效进展.遗憾的是,受限于材料的固有属性,有限的改进仍然不能满足实际应用的需求.因此,探索高效稳定的可见光驱动的光催化剂依然是十分有意义的.磷酸银在可见光下表现出超强的光催化降解有机污染物和产氧的能力,但是磷酸银容易受到光腐蚀,光催化活性和稳定性很难维持.另外,磷酸银导带上的电子电势较正,这将导致其很难在光催化过程中被利用.而磷酸银导带上电子的积累会抑制其内部电子空穴对的分离,从而对磷酸银的光催化活性和稳定性造成不利影响.本文选择钨酸铋纳米片与磷酸银复合去抑制电子空穴对的复合和进一步提高磷酸银的活性和稳定性.样品的粉末X射线衍射、能谱和X光电子能谱的分析证实了磷酸银/钨酸铋复合物已经被成功合成.稳态荧光光谱证实了磷酸银/钨酸铋复合物的构建可以作为一种有效抑制电子和空穴对复合的手段.通过对样品进行光催化降解次甲基蓝的实验,我们发现磷酸银/钨酸铋复合材料展现出比磷酸银和钨酸铋更强的光催化活性.其中,磷酸银/钨酸铋光催化降解次甲基蓝的速率为0.61385 min~(-1),这是磷酸银(0.47179 min~(-1))和钨酸铋(0.10270 min~(-1))活性的1.3和6.0倍.同时,磷酸银/钨酸铋表现出耐久的稳定性,在连续五次光降解过程中几乎没有明显的活性损失.进一步通过对磷酸银/钨酸铋复合材料进行光催化活性成分的捕获实验,我们发现空穴、超氧负离子自由基和羟基自由基都发挥了一定的作用.最后,我们讨论了光催化机制,Z-机制光催化机制被认为是合理的.     

Bi/Mo摩尔比对钼酸铋可见光催化降解磺胺性能的影响

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和(NH_4)_6Mo_7O_(24)·4H_2O为原料,水热合成钼酸铋粉体。采用X-射线衍射、紫外可见漫反射光谱仪、比表面积分析仪对其表征。以磺胺溶液为目标降解物,评价了钼酸铋的光催化活性。结果表明:铋钼摩尔比对钼酸铋晶体的物相组成和光催化性能均有显著影响。当铋钼摩尔比为4时,制备得到的钼酸铋光催化性能最佳,磺胺溶液5 h降解率可以达到95%。     

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。     

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。     

碳材料修饰铋系光催化剂及其应用

可见光半导体光催化剂具有高效利用太阳能从而解决能源及环境问题的优势,引起光催化及其他领域人们的关注.铋系光催化剂多属于窄带隙半导体材料,能够吸收太阳光谱中的大量可见光.此外,铋系光催化剂独特的层状晶体结构及较深的价带位置决定了其具有较高的催化活性,成为近年来半导体光催化领域研究的热点.碳基质材料由于具有比表面积大、热和化学稳定性高以及导电能力强等物理化学性质而被人们广泛研究.将碳材料与铋系半导体进行复合,两者之间的协同效应能够增强对反应物的吸附量,拓宽对太阳光的吸收范围,加速电子/空穴对的分离,从而提高催化活性.此外,碳材料修饰的铋光催化剂更易被分离及回收利用,可有效降低应用成本,具有潜在的应用前景.本文对近年来利用碳基质材料修饰铋系光催化剂的类型、制备方法、结构与性能、作用机理及其应用研究进行了综述,提出了目前利用碳材料修饰铋系光催化剂在材料设计、机理研究及应用等方面存在的主要问题,并对其未来发展方向进行了展望.     

具有异质结的铋系光催化剂研究进展

由于人类面临的能源危机与环境污染问题日益严重,光催化技术作为最有可能解决这两大问题的技术而备受关注。其中,光催化剂是光催化技术的核心。开发具有宽光谱响应、高载流子分离效率的光催化剂既是研究热点也是难点。铋系光催化剂具有较强的可见光吸收能力。但是,提高铋系光催化剂对入射光的吸收效率、降低光生载流子复合效率仍是提高其光催化活性的关键。目前主要通过以下策略来解决这些问题：(1)贵金属负载,(2)半导体复合,(3)金属/非金属掺杂,(4)碳材料修饰,(5)铋金属负载等。最后还简要探讨了具有异质结的铋系光催化剂的发展趋势及其潜在应用。
　　采用贵金属负载于铋系光催化剂(构建肖特基结),可以通过等离子体共振效应拓宽铋系光催化剂的光吸收范围,同时贵金属还能有效转移半导体上的光生电子,促进光生载流子的有效分离。但是,采用贵金属负载存在昂贵、容易发生团聚等不足。通过半导体之间构建紧密异质结,不仅可以调节所制备复合催化剂的能带结构,满足不同光催化反应的要求,而且由于内电场的存在可以促进光生载流子定向转移,从而提高光生载流子的分离效率。除此之外,通过杂原子掺杂可以在原子层面上构建异质结结构,也能有效抑制光生载流子的复合。近年来,通过与具有较好导电性能的碳材料复合,可以快速转移铋系半导体上产生的光子,提高光催化剂的活性和量子效率。铋纳米颗粒具有与贵金属类似的性能,通过采用铋金属对铋系半导体进行负载也可以发生等离子体共振效应,从而可以提高铋系半导体的活性。最后,作者展望了铋系半导体复合光催化剂发展的三个重要方向：(1)创制非化学计量比的铋系半导体复合光催化材料;(2)通过与还原能力更强的半导体构建复合光催化材料,实现光催化 CO2还原制备有机物和光催化全解水的应用中去;(3)充分利用铋系半导体化合物具有较强氧化能力的优点,将其应用于光催化有机物合成中,比如光催化甲苯类有机物选择性氧化等。     

Synthesis of β-aminoesters and α-selenoesters via Active Metal Bismuth Produced by Sm/BiCl_3 System in Aqueous Media

Since the general approach for the preparation of highly reactive metal powders wasreported in 1972', active metals have attracted considerable attention in organicsynthesis'. Due to the high reactivity of active metals, reactions are typically carriedout more efficiently, under milder conditions, and with a wider array of substrates thanwith other current methods. UP to noW, active metal magnesium', zinc', indium',calcium', manganese', samarium', elc have been reported..Meanwhile, metal-medi…     

Preparation of Nano‐bismuth with Different Particle Sizes and the Size Dependent Electrochemical Thermodynamics

Nano‐bismuth has excellent electrochemical properties. However, it is still unclear how the particle size of nano‐bismuth influences its electrochemical thermodynamic properties. In this paper, spherical bismuth nanoparticles with different particle sizes were prepared by solvothermal method; the electrode potentials, the temperature coefficients of the electrode potentials and the thermodynamic functions of reaction for nano‐bismuth electrodes with different particle sizes at different temperatures were determined; and the effects of particle size on the electrode potential, the temperature coefficient and the thermodynamic functions were discussed. The experimental results show that particle size of bismuth nanoparticles has a significant influences on the electrochemical thermodynamic properties. The standard electrode potential of the nano‐bismuth electrode with a diameter of 39.9 nm was 0.009 V lower than that of the ordinary standard electrode (0.308 V); the temperature coefficient of the electrode potential with a diameter of 39.9 nm was nearly double that of 85.9 nm. With the particle sizes decrease, the standard molar Gibbs energy of reaction, the standard molar enthalpy of reaction, the standard molar entropy of reaction, the molar reversible reaction heat and the temperature coefficient increase; and these quantities are linearly related to the reciprocal of the particle diameter.     

Formation of Bi-Sb, Bi-Sn, and Bi-Sb-Sn Nanoclusters in Silica Xerogel Matrices from Mixed-Metal Oxide Precursors

Homogeneous mixed-metal oxides of the general formula (Bi/E/Si)O _x , where E represents a dopant element (E=Sb, Sn, or Sb/Sn), can be prepared using typical sol-gel processing techniques. Reduction of the in-situ Bi(III) and E ions by hydrogen affords nanocomposites of Bi-Sb, Bi-Sn, or Bi-Sb-Sn widely dispersed throughout the silica xerogel matrix. The materials prepared have high Bi-E metal loading of 52–60 wt. % containing Bi-E alloy nanoclusters of 12–15 nm average diameter. These results demonstrate a convenient method for the production of practical quantities of nanostructured bismuth alloy ceramic composites at high metal content.     

具有强吸附与可见光催化活性的红细胞状Bi3OXy (WO6)1-y (X=Cl、Br、I)固溶体

采用简单的两步水热法,成功制备了Bi₃OX_y(WO₆)_1-y(X=Cl、Br、I)固溶体材料,在改变形貌的同时,增强了吸附与光催化性能。通过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)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光光谱(PL),对3种复合材料的结构和性质进行了详细的表征,推测了固溶体的形成原理。与BW单体相比,BI固溶体的形成使得带隙减小,可见光吸收能力增强,同时光生电子-空穴的复合率也减小。Bi₃OX_y(WO₆)_1-y对于罗丹明B(RhB)阳离子染料具有很强的吸附能力。通过高浓度下的吸附实验,研究了不同材料的吸附动力学。     

BiVO_4/Bi_6O_6(OH)_3(NO_3)_3复合光催化剂的制备及光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和NH_4VO_3为原料,控制水溶液介质p H及反应时间,采用水热合成法制备钒酸铋(BiVO_4)及其复合物(BiVO_4/Bi_6O_6(OH)_3(NO_3)_3).利用X-射线粉末衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射吸收光谱等手段对制备的样品进行了物理表征,结果表明,在控制反应时间为1 h,介质p H值在1.14~9.01之间时,制备的样品为BiVO_4/Bi_6O_6(OH)_3(NO_3)_3复合物,当p H值增加至10.92时为纯BiVO_4;控制介质p H为7.17,反应时间在1~12 h之间时得到BiVO_4/Bi_6O_6(OH)_3(NO_3)_3复合光催化剂,反应时间为18 h时为纯BiVO_4.在可见光(λ≥400 nm)照射下,以有机染料罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为底物,研究不同条件制备的BiVO_4或者复合物为光催化剂的光催化特性,发现p H=7.17,水热反应12 h得到的催化剂(BiVO_4/Bi_6O_6(OH)_3(NO_3)_3)光催化降解活性高于对照制备的纯BiVO_4.同时在可见光照射下,BiVO_4/Bi_6O_6(OH)_3(NO_3)_3亦可以有效降解无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP),说明氧化过程涉及到光催化过程.分析BiVO_4/Bi_6O_6(OH)_3(NO_3)_3复合光催化剂对Rh B光催化降解过程中活性物种,表明在降解过程中主要涉及空穴和超氧氧化,O_2·~-起主要作用.     

具有强吸附与可见光催化活性的类红细胞状Bi3OXy(WO6)1-y(X=Cl、Br、I)固溶体

采用简单的两步水热法，成功制备了Bi₃OX_y(WO₆)_1-y(X=Cl、Br、I)固溶体材料，在改变形貌的同时，增强了吸附与光催化性能。通过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)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光光谱(PL)，对3种复合材料的结构和性质进行了详细的表征，推测了固溶体的形成原理。与BW单体相比，BI固溶体的形成使得带隙减小，可见光吸收能力增强，同时光生电子-空穴的复合率也减小。Bi₃OX_y(WO₆)_1-y对于罗丹明B (RhB)阳离子染料具有很强的吸附能力。通过高浓度下的吸附实验，研究了不同材料的吸附动力学。     

Synthesis of Bi2O3 and Bi4(SiO4)3 Thin Films by the Sol-Gel Method

Bi2O3 thin films were prepared by dipping silica slides in ethanolic solutions of tris(2,2-6,6-tetramethylheptane-3, 5-dionato)bismuth(III) [Bi(dpm)3] [1] and heating in air at temperatures 500°C. Bi4(SiO4)3 homogeneous thin films were obtained from the reaction of the bismuth oxide coating with the silica glass substrate at temperatures higher than 700°C. For heat treatments at temperatures between 600°C and 700°C, Bi2SiO5 coatings were obtained. The composition and microstructure evolution of the films were determined by Secondary Ion-Mass Spectrometry (SIMS), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Glancing Angle X-Ray Diffraction (GA-XRD). The synthesis procedure was reproducible and allowed the control of the Bi2O3 phase composition. Moreover, the thin film annealing parameters were correlated with the formation of bismuth silicates, among which Bi4(SiO4)3 (BSO) is very appealing for the production of fast light-output scintillators [2].     

Synthesis and structure of bismuth 8-quinoline-selenolate Bi(C<Subscript>9</Subscript>H<Subscript>6</Subscript>NSe)<Subscript>3</Subscript>

Bismuth 8-quinolineselenolate Bi(C₉H₆NSe)₃ was synthesized. The molecular and crystal structure of this compound was determined by X-ray diffraction structural analysis. The effect of replacing the ligand atoms Se→S and the role of the unshared electron pair on the formation of the coordination polyhedron of the central bismuth atom in bismuth(III) 8-quinolineselenolate and bismuth(III) 8-quinolinethiolate, which are complexes of a Group V p-element in an incomplete valence state was discussed. Dedicated to the memory of Academician Yurii Bankovsky, the founder of the chemistry of 8-mercaptoquinoline (December 22, 1927–January 28, 2003) on the occasion of the eightieth anniversary of his birth. __________ Translated from Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii, No. 12, pp. 1866–1874, December, 2007.