溴氧化铋/石墨烯可见光下光催化氧化脱硫的研究

采用水热法制备了BiOBr/石墨光催化剂, 并利用X 射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、固体荧光（PL）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）等方法对其进行表征。以二苯并噻吩的环己烷溶液为模拟油品,考察反应温度、石墨烯负载量和氧化剂H₂O₂用量等条件对BiOBr/石墨光催化氧化脱除模拟油中DBT的性能的影响,不同模型化合物的光催化活性为DBT>4, 6-DMDBT>BT,根据实验结果提出了BiOBr/石墨光催化剂氧化DBT的机理。     

BiOBr-OV/RGO复合物的制备及其光催化CO2还原性能

采用水热合成方法先制得四方相BiOBr纳米片与还原氧化石墨烯(RGO)相结合的二元复合物BiOBr/RGO,再经真空热处理获得富含氧空位(OV)的复合光催化剂BiOBr-OV/RGO。通过一系列分析测试方法对样品的结构、组成和光电性能进行了表征。BiOBr-OV/RGO表现出了最佳的模拟太阳光光催化CO₂还原活性,主要还原产物CO的生成速率达到15.67μmol·g^-1·h^-1,分别是纯BiOBr、BiOBr-OV和BiOBr/RGO的4.5倍、2.5倍和1.4倍,体现了OV和RGO协同增强的可见光吸收和促进光生载流子在空间上的分离作用,从而提高光催化反应活性。     

Ru掺杂BiOBr空心微球的原位合成及其光催化CO_2还原和有机污染物降解性能研究

采用水热法原位合成了Ru掺杂BiOBr空心微球(Ru/BiOBr)复合光催化剂,并对其进行了XRD、 SEM、 TEM、 EDS、 DRS、 EIS等表征.结果表明,所合成的BiOBr材料是由许多小厚度的交错纳米片自组装而成的,同时Ru纳米颗粒成功负载到BiOBr表面,该复合材料对还原CO_2和降解有机模拟污染物(罗丹明B, RhB)具有良好的光催化性能.当Ru的掺杂量为0.4%时复合材料的光催化活性最佳, 4 h后甲醇产量可达1103μmol/g_(cat),并且60 min内对RhB的降解率达到98%.除此之外,还讨论了复合材料的光催化机理和稳定性.     

n-p异质结型CdS/BiOBr复合光催化剂的制备及性能

采用两步水热法制备了CdS/BiOBr复合光催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其物相、表面结构、光响应性等性质进行了表征.结果表明,合成的CdS/BiOBr复合材料是n-p型异质结,由CdS颗粒裹附在BiOBr纳米球的表面构成,这种结构不仅具有良好的可见光响应范围,且有利于光生电子的迁移,并有效地抑制光生电子/空穴对的复合.通过光催化降解模拟染料废水和光催化脱除模拟含硫燃料评价了CdS/BiOBr复合材料的可见光催化性能.结果表明,6%(质量分数)CdS/BiOBr降解次甲基蓝的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的5.3和9.6倍,脱除噻吩的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的1.9和3.2倍.CdS/BiOBr具有良好的光催化稳定性,循环使用5次后,降解率仍能达到90%以上.     

La掺杂在BiOBr光催化剂氧化和还原性能调控中的不同作用（英文）

同时使用有机溴源十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和无机溴源NaBr,通过溶剂热法合成了具有层状类囊体结构的La掺杂BiOBr光催化剂。通过第一性原理(DFT)计算了La掺杂对BiOBr能带结构的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及荧光光谱对催化剂进行了表征。在可见光照射下,以光催化降解酸性橙Ⅱ和氨氮废水测试了LaBiOBr的氧化性能;以亚甲基蓝为还原指示剂,测试了La-BiOBr的还原性能。研究表明,La的掺杂可以促进晶粒的堆积。而且BiOBr的氧化性能和还原性能分别被促进和抑制,即La的掺杂促进了BiOBr光催化剂的氧化性能,抑制了其还原性能。     

通过可控的氧空位增强BiOBr纳米片可见光催化NO氧化性能（英文）

BiOBr具有独特的层状纳米结构和合适的可调节的能带结构,因而广泛应用于光催化领域中.但其可见光催化效率仍需要进一步提高.最近,氧空位调控技术广泛应用于光催化剂改性中.本文研采用溶剂热法(采用水/乙二醇溶液)合成了一系列具有氧空位的BiOBr纳米片.通过改变水/乙二醇的比例调节BiOBr氧空位的量和晶面,以增强其可见光催化活性.虽然有关氧空位在光催化中的作用已有研究,但氧空位对电荷转移和反应物活化影响的机理仍不清楚.因此,本文采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电子自旋共振(ESR)、电子顺磁共振(EPR)和比表面积-孔结构(BET-BJH)分析等手段考察了含有氧空位的BiOBr纳米片的物理化学性质,通过原位红外光谱研究了样品可见光催化氧化NO的转化路径及反应机理.同时结合密度泛函理论(DFT)计算进一步揭示氧空位对电子激发、电子-空穴分离和转移、以及光催化氧化反应过程的影响.表征结果表明,采用水/乙二醇混合溶液的方法制得了BiOBr样品(BOB,BOB-1C,BOB-2C,和BOB-3C),其表面氧空位随着混合溶液中乙二醇溶液的增加而增加.另外,BiOBr样品均呈纳米片层状,且随着乙二醇溶液的增加,BiOBr纳米片逐渐组装成紧密结合的球状结构.BET-BJH测试结果显示,BOB-3C的比表面积(15.34 m~2/g)显著高于BOB(1.1 m~2/g).UV-Vis DRS结果表明,BOB-3C具有比BOB更良好的可见光吸收能力.可见光催化去除NO的测试结果表明,BOB-3C的光催化活性(38.9%)明显高于BOB(4.1%).ESR研究发现,BOB-3C能产生比BOB更多的活性氧化物种(·O~–自由基和·OH自由基).由此可见,因表面氧空位浓度的变化,而使BOB和BOB-3C表现出不同的理化特性.同时DFT计算也印证了光催化过程中氧空位对氧气吸附活化、NO吸附氧化和能带结构的影响.可见光催化氧化NO的原位红外光谱表明,BOB-3C与BOB相比,光催化氧化NO的转化路径发生了变化,表明氧空位对NO氧化起到了促进作用.氧空位在光催化中表现出多功能性,包括引入中间能级以增强光吸收,促进电子转移,充当催化反应和氧分子活化的活性位点,促进反应产物转化为最终产物,从而增强样品可见光光催化效率.为揭示氧空位在光催化剂中的作用和光催化NO氧化机理提供了新的思路.     

BiOBr的可控制备及对废水中卡马西平的有效降解

以Bi(NO₃)₃·5H₂O为原料, 乙醇为介质, KBr和/或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为溴源, 采用溶剂热法合成了不同结构和性能的BiOBr微纳米材料, 通过 X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 红外光谱仪(FTIR)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及比表面积和孔隙度分析仪对产物进行了表征. 结果表明, 溴源(KBr, CTAB)对BiOBr的结晶特性和形貌有重要影响, 其中采用双溴源且KBr与CTAB摩尔比为3∶7时制得的BiOBr(K∶C=3∶7)光催化剂在模拟太阳光下具有最优的光催化性能, 光照20 min后对废水中卡马西平的降解速率常数是以KBr为溴源制备的BiOBr(K)的4.10倍和以CTAB为溴源制备的BiOBr(C)的2.14倍. BiOBr(K∶C=3∶7)优异的光催化活性可归因于其高暴露的(110)晶面、 表面羟基、 疏松的片层状形貌及较大的比表面积和孔体积. 活性物种淬灭实验结果表明, BiOBr(K∶C=3∶7)的光催化活性主要源于光生空穴、 羟基自由基和电子.     

超声协同TiO_2光催化脱除燃料油中有机硫的研究

采用溶胶凝胶法制备纳米TiO2光催化剂,引入超声作用,以空气中的氧气为氧化剂,正辛烷为模拟油品对燃料油中硫化物的脱除进行了研究。考察了光照强度、催化剂用量、反应时间、二苯并噻吩(DBT)初始浓度、超声功率等因素对TiO2光催化二苯并噻吩溶液降解效率的影响。结果表明,引入超声后DBT的降解率提高了10%左右,并在TiO2用量为2 g/L,通气量为800 mL/min,光照距离20 cm,DBT初始浓度为600 mg/L,反应时间为150 min,超声功率为500 W的条件下,DBT降解率达到了72.6%。     

BiOBr/HPW/Au的制备及其光催化性能的研究

采用水热法和光还原法制备了BiOBr/HPW/Au光催化剂。表征结果表明，BiOBr/HPW/Au光催化剂成功制备，在可见光照射下，BiOBr/HPW/Au具有良好的光催化降解罗丹明B活性，其一级反应动力学速率常数是BiOBr的3.55倍。捕获剂实验结果表明，该反应过程中主要的活性物种是·O₂^-，BiOBr/HPW/Au具有高光催化活性的主要因为是BiOBr、HPW和Au纳米粒子三者的相互作用，提高了BiOBr对可见光的吸收以及电子-空穴对的分离效率，进而提高BiOBr的可见光催化活性。     

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.     

超声波辐射快速合成高光催化性能的BiOCl(Br)纳米片

在室温条件下,利用超声波辐射方法快速合成了四方状BiOCl(BiOBr)纳米片光催化剂。应用N2-物理吸附、X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外可见光谱等手段对催化剂进行了表征,并以波长为λ=365 nm的紫外光和420 nm<λ<660 nm的可见光为光源,评价了该催化剂光催化降解酸性橙Ⅱ的活性。表征结果表明,超声波辐射可加速BiOCl和BiOBr晶化过程,显著提高BiOCl和BiOBr的结晶度,并使其晶粒发生细化,提高催化剂的比表面积。活性测试表明,声化学合成样品的光催化活性优于普通搅拌制备的样品。其中BiOCl的紫外光催化活性高于商业TiO2(P25)光催化剂。     

活性炭负载TiO2光催化氧化二苯并噻吩的研究

以活性炭负载的TiO2为光催化剂,H2O2为氧化剂,30W紫外灯为光源,对含二苯并噻吩（DBT）的模型硫化物进行光催化氧化脱硫研究。考察了TiO2的煅烧温度、负载量、催化剂用量、H2O2用量和光照时间对DBT去除率的影响。实验结果表明,用溶胶 凝胶法制备的TiO2 /活性炭催化剂对DBT具有很好的光催化效果。最佳反应条件为,催化剂煅烧温度400℃,TiO2的负载量为32％,催化剂用量0.7g/100mL, H2O2最佳用量为10mL,即O/S（摩尔比）为14。在最佳反应条件下,光照时间8h,DBT去除率为90％, 此反应为一级动力学反应。     

Ag/BiOX (X=Cl,Br, I)复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能

采用光化学沉积法制备了一系列不同Ag含量的新型Ag/BiOX(X=Cl,Br,I)复合光催化剂,应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱和N2物理吸附等手段对催化剂进行表征,并以420nm<λ<660nm的可见光为光源,评价了该催化剂光催化降解酸性橙II的活性,考察了不同含量的Ag沉积对BiOX样品光催化性能的影响.N2物理吸附测试结果表明,沉积银在一定程度降低了催化剂的比表面积.UV-Vis测试结果表明,Ag能产生表面等离子共振吸收,有效增强BiOCl和BiOBr对可见光的吸收能力.PL测试结果则表明,Ag能显著抑制光生电子(e-)和空穴(h+)的复合.Ag的存在大幅度提高了BiOX对染料的光催化降解活性.当负载Ag的质量分数(w)为1%-2%时,可使BiOCl、BiOBr和BiOI光催化活性分别提高了10、13和2倍.Ag/BiOX复合光催化剂具有更高催化活性的原因是复合光催化剂对可见光有很强的吸收能力,同时产生了银等离子体光催化作用和银抑制了Ag/BiOX(X=Cl,Br,I)的光生电子-空穴的复合.     

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.     

BiOBr/BiOI复合体的制备及可见光催化性能

以硝酸铋、碘化钾、溴化钠和聚乙二醇-400为主要原料,利用水热法制备出具有较小粒径的BiOBr/BiOI复合体,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(DRS)等测试手段对样品的形貌、物相组成进行了表征。以罗丹明B为模拟污染物,研究了可见光下所制备样品的光催化性能。结果表明:BiOBr/BiOI复合体的光催化性能高于单一的BiOBr和BiOI,光照80 min后罗丹明B的降解效率可达95.6%。     

La掺杂在BiOBr光催化剂氧化和还原性能调控中的不同作用

同时使用有机溴源十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和无机溴源NaBr,通过溶剂热法合成了具有层状类囊体结构的La掺杂BiOBr光催化剂。通过第一性原理（DFT）计算了La掺杂对BiOBr能带结构的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及荧光光谱对催化剂进行了表征。在可见光照射下,以光催化降解酸性橙Ⅱ和氨氮废水测试了La-BiOBr的氧化性能;以亚甲基蓝为还原指示剂,测试了La-BiOBr的还原性能。研究表明,La的掺杂可以促进晶粒的堆积。而且BiOBr的氧化性能和还原性能分别被促进和抑制,即La的掺杂促进了BiOBr光催化剂的氧化性能,抑制了其还原性能。     

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。     

La掺杂在BiOBr光催化剂氧化和还原性能调控中的不同作用

同时使用有机溴源十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和无机溴源NaBr，通过溶剂热法合成了具有层状类囊体结构的La掺杂BiOBr光催化剂。通过第一性原理（DFT）计算了La掺杂对BiOBr能带结构的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及荧光光谱对催化剂进行了表征。在可见光照射下，以光催化降解酸性橙Ⅱ和氨氮废水测试了La-BiOBr的氧化性能；以亚甲基蓝为还原指示剂，测试了La-BiOBr的还原性能。研究表明，La的掺杂可以促进晶粒的堆积。而且BiOBr的氧化性能和还原性能分别被促进和抑制，即La的掺杂促进了BiOBr光催化剂的氧化性能，抑制了其还原性能。     

TiO2/AC复合催化剂光催化降解气相1,2-二氯苯

以商品活性炭(AC)为载体, 采用溶胶-凝胶法制备不同比表面积和TiO2负载量不同的光催化剂(TiO2/AC). 用氮吸附、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征方法, 获得了所制备的TiO2/AC性能参数; 并通过降解气相1,2-二氯苯(1,2-DCBz)的实验研究了TiO2/AC催化剂的光催化氧化性能, 主要考察参数包括催化剂使用量、比表面积、气相1,2-DCBz浓度等对光催化氧化的影响. 结果表明: 负载于AC上的TiO2颗粒粒径为10 nm左右, TiO2颗粒负载在大比表面积的载体AC上有利于光催化降解气相1,2-DCBz. 通过比较商用P25和自制TiO2/AC光催化剂对气相1,2-DCBz的降解效果, 证明了AC吸附作用和TiO2光催化降解的协同作用使TiO2/AC光催化剂对气相1,2-DCBz的降解效率有较显著的提高.     

微波辅助离子热合成具有高光催化活性的BiOBr片层微米立方体（英文）

微波辅助离子热合成技术因其加热和反应速度快、反应时间短、产物选择性高、环保、节能等优点,而广泛应用于纳米棒、纳米线和中空纳米微球等各种形貌功能材料的合成.BiOBr光催化剂具有毒性低、光生空穴氧化能力强、光降解活性高等优点,在光催化降解污染物方面研究非常广泛.虽然各种形貌的BiOBr光催化剂可以通过传统的溶剂热法合成,但仍然需要开发绿色和高效节能的合成方法,来设计新型结构和高光催化降解活性的BiOBr光催化剂.本文首次报道了由微波辅助离子热自组装的方法合成新型结构的BiOBr微米立方体.该BiOBr由规则的多层纳米片组成,其通过在Br-端表面上选择性吸附离子液体形成,随后形成氢键的兾.π堆叠.结果显示BiOBr是由厚度小于50 nm的纳米片组装成为4μm左右的纳米立方块.其中Bi:Br:O摩尔比为1:1:1,表明生成纯化学计量比的BiOBr,且具有高结晶度的纯四方相.我们通过添加不同的表面活性剂,进一步确认氢键-co-π–π叠层在BiOBr片层立方块形成中的重要性.将BiOBr片层立方块研磨粉碎后其BET表面积为从2.30急剧增至17.3 m~2/g,但其降解RhB活性却大幅度下降.由于纳米片层的层间反射和散射,有效地提升了BiOBr的可见光吸收,光学带隙由2.66窄化为2.56 eV,因而具有高的可见光光降解活性和优异的稳定性及矿化能力.光催化降解180 min后,罗丹明B的转化率约为99.57%,而有机碳去除率高达12.24%;对于磨碎的BiOBr罗丹明B的转化率和有机碳去除率分别为68.68%和8.62%.光催化反应前后的BiOBr中,Bi~(3+)离子的XPS峰位置没有明显的变化,进一步表明BiOBr光催化剂具有较高的稳定性.这种具有高活性、优异的稳定性以及高矿化能力的BiOBr,在实际应用光催化降解染料废水和清洁能源方面显示出很好的潜力.此外,通过光催化反应过程中不同捕获剂的添加确定了光降解的主要活性物种.当加入硝酸银溶液的时候,由于光生电子快速被Ag~+离子捕获,光降解活性明显下降.活性物种的捕获实验表明,光生电子为主要的活性物种.