Bi2WO6 photocatalytic films fabricated by layer-by-layer technique from Bi2WO6 nanoplates and its spectral selectivity

Bi₂WO₆ multilayer films have been fabricated successfully by a layer-by-layer (LbL) technique from Bi₂WO₆ nanoplates, which show higher visible-light photoactivity (λ>420 nm) than that of Bi₂WO₆ nanoplate powders and P25 TiO₂ films. The films were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and UV-visible absorption spectroscopy. Photocatalytic activities of the films were evaluated by the rhodamine B (RhB) decomposition under UV and visible-light irradiation. Thickness and photoactivity of the film can be modified easily by changing the deposition cycles. Bi₂WO₆ films have the spectral selectivity of the photocatalytic degradation of RhB. Under the wavelength greater than 300 nm, the RhB molecules tend to be transformed to rhodamine over Bi₂WO₆ films selectively. However, in the case of shorter wavelength (λ=254 nm) light irradiation, the RhB molecules can be photodegraded completely.     

Preparation and visible light photocatalytic activity of Bi2O3/Bi2WO6 heterojunction photocatalysts

The Bi₂O₃/Bi₂WO₆ heterojunction photocatalysts were prepared by a two-step solvothermal process using Bi(NO₃)₃-ethylene glycol solution as Bi source. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and UV-vis diffuse reflection spectroscopy. The heterostructure catalysts are composed of Bi₂O₃ nanoparticles as modifier and 3D Bi₂WO₆ microspheres as substrate. Bi₂O₃ nanoparticles with diameters of about 10-15 nm are tightly grown on the lateral surface of the Bi₂WO₆ microspheres. The hierarchical Bi₂O₃/Bi₂WO₆ microspheres exhibit higher photocatalytic activity than the single phase Bi₂WO₆ or Bi₂O₃ for the degradation of rhodamine B under visible light illumination (λ>420 nm). The enhancement of the photocatalytic activity of the Bi₂O₃/Bi₂WO₆ heterojunction catalysts can be ascribed to their improved light absorption property and the reduced recombination of the photoexcited electrons and holes during the photocatalytic reaction. The effect of loading amount of Bi₂O₃ on the catalytic performance of the heterojunction catalysts was also investigated and the optimal content of Bi₂O₃ is 3 wt%. The Bi₂O₃/Bi₂WO₆ heterojunction photocatalysts are essentially stable during the photocatalytic process.     

花状结构Bi2WO6多孔微球: 组装及光催化性能

利用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为结构导向剂,在水热条件下合成了由纳米片组装而成的Bi2WO6花状多孔微球的新颖结构。探讨了反应时间、表面活性剂种类等因素对产物形貌、结构和性能的影响。在氙灯照射下,发现使用CTAB所得到的Bi2WO6比添加SDBS所得到的样品具有更高的催化罗丹明B降解的活性,原因是前者具有较大的比表面积和吸收阈值。同时提出了晶体可能的生长机理为各向异性生长特性和自组装-Ostwald熟化过程的结合。     

Hydrothermal preparation and visible-light photocatalytic activity of Bi2WO6 powders

Bi₂WO₆ powder photocatalyst was prepared using Bi(NO₃)₃ and Na₂WO₄ as raw materials by a simple hydrothermal method at 150 °C for 24 h, and then calcined at 300, 400, 500, 600 and 700 °C for 2 h, respectively. The as-prepared samples were characterized with UV-visible diffuse reflectance spectra, fourier transform infrared spectra (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and N₂ adsorption-desorption measurement. The photocatalytic activity of the samples was evaluated using the photocatalytic oxidation of formaldehyde at room temperature under visible light irradiation. It was found that post-treatment temperature obviously influenced the visible-light photocatalytic activity and physical properties of Bi₂WO₆ powders. At 500 °C, Bi₂WO₆ powder photocatalyst showed the highest visible-light photocatalytic activity due to the samples with good crystallization and high BET surface area.     

Bi_2WO_6/Bi-TiO_2复合光催化剂的制备及催化氧化甲醛性能研究

研究采用水热法制备了花状Bi_2WO_6与TiO_2和Bi-TiO_2相复合的光催化剂,并使用新型LED节能灯为光源催化氧化室内甲醛.研究发现,粉末态Bi_2WO_6显示出花状结构,但无光催化氧化活性,而将Bi_2WO_6粉末与TiO_2和Bi-TiO_2复合后,两者相互作用所形成异质结结构形态,尤其Bi_2WO_6/Bi-TiO_2催化剂,所制样品展示出更佳的催化氧化活性,而经浸渍法所得样品几乎无光催化氧化活性,催化剂随着TiO_2和Bi-TiO_2含量的增加,复合催化剂显现出不尽相同的氧化活性规律,其中Bi_2WO_6与Bi-TiO_2质量比为1∶2样品表现最佳,36 h催化氧化甲醛转化率高达92.2%,甲醛浓度低于我国居室空气中甲醛最高容许浓度,且催化剂显示出良好的稳定性及重复性.     

HPA/Bi_2WO_6光催化剂的制备及其脱氮性能研究

以Na2WO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O为原料,通过不同表面活性剂为模板剂对所制备催化剂的形貌进行调控,将调控形貌后的催化剂固载不同种类杂多酸(HPA),再进行超临界流体干燥制得HPA/Bi2WO6光催化剂。并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)对所制备的催化剂进行表征,通过含氮模拟油对固载杂多酸后的催化剂的脱氮性能进行评价。结果表明,十二烷基硫酸钠(SDS)能起到更好的模板导向作用,从而获得由二维纳米片组装成的三维中空花状结构。采用超临界流体萃取干燥技术对催化剂进行提纯干燥,可有效地避免孔塌陷、团聚等现象,进一步增大了催化剂的比表面积,其脱氮效果有了进一步的提高。固载磷钨酸能有效地提高催化剂的表面酸性位点,从而显著提高了催化剂的催化活性,磷钨酸固载量为10%、剂油比为1∶100时、氙灯光照3 h脱氮率可达92.08%。     

Bi2WO6/TiO2纳米管异质结构复合材料的多模式下的光催化活性比较

以TiO₂纳米管为模板,采用多组分自组装结合水热法制备Bi₂WO₆/TiO₂纳米管异质结构复合材料。通过多种技术如X射线衍射（XRD）,X射线光电子能谱（XPS）,N₂吸附脱附,扫描电镜（SEM）,高分辨透射电镜（HRTEM）和紫外可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）考察所制备样品的组成、结构、形貌、光吸收和电子性质。Bi₂WO₆纳米片或纳米粒子分布在TiO₂纳米管上,形成异质结构。随后,通过在紫外、可见和微波辅助光催化模式下降解染料罗丹明B（RhB）来评价复合催化剂的光催化活性。与TiO₂纳米管和Bi₂WO₆相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在多模式下表现出更优异的光催化活性。与紫外和可见降解模式相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在微波辅助光催化模式下对RhB的降解效率最高。这种增强的光催化活性源于适量Bi₂WO₆的引入、纳米管独特的形貌特征和降解模式所引起的增强的量子效率。降解过程中的活性物种被证明是h⁺,·OH和·O₂^-自由基。而且,在微波辅助光催化模式下,可产生更多的·OH和·O₂^-自由基。     

还原氧化石墨烯修饰Bi2WO6提高其在可见光下的光催化性能

通过两步水热法合成了一种新型的还原氧化石墨烯(RGO)修饰的Bi₂WO₆(Bi₂WO₆-RGO), 结果表明其在可见光下的光催化性能得到了显著的提高. 研究了RGO在Bi₂WO₆-RGO中的含量对其光催化性能的影响, 从而确定出RGO相对于Bi₂WO₆的最佳掺杂质量比值为1%. 通过扫描电镜(SEM)研究发现, RGO并没有改变Bi₂WO₆光催化剂的结构和形貌. Bi₂WO₆-RGO在可见光下的光催化性能得以提高可以归功于RGO. 其可能的机理是石墨烯的存在有利于光生载流子(激子)的分离, 从而导致产生更多的O₂^·-用于有机染料污染物(如罗丹明B (RhB))的降解. RhB分子在石墨烯上的有效吸附可能也是导致Bi₂WO₆-RGO光催化性能提高的另一原因.     

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.     

Br-掺杂Bi2WO6的水热法合成及其可见光催化性能

以Bi（NO₃）₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O为主要原料,采用水热法合成了纯相Bi₂WO₆,并对其进行非金属离子Br^-掺杂改性。采用XRD、SEM、TEM、XPS、Raman、PL和DRS研究了Br^-掺杂对Bi₂WO₆的物相结构、形貌和可见光催化性能的影响。结果表明,Br^-掺杂可有效提高Bi₂WO₆的可见光催化性能,当掺杂量（物质的量百分数）为8%时,溴掺杂Bi₂WO₆的光催化性能最好,可见光照射40 min后,可降解96.73%的罗丹明-B,与未掺杂Bi₂WO₆相比,其降解率提高了36.32%。     

Cooperative self-construction and enhanced optical absorption of nanoplates-assembled hierarchical Bi2WO6 flowers

Bi₂WO₆ hierarchical multilayered flower-like assemblies are fabricated on a large scale by a simple hydrothermal method in the presence of polymeric poly(sodium 4-styrenesulfonate). Such 3D Bi₂WO₆ assemblies are constructed from orderly arranged 2D layers, which are further composed of a large number of interconnected nanoplates with a mean side length of ca. 50 nm. The bimodal mesopores associated with such hierarchical assembly exhibit peak mesopore size of ca. 4 nm for the voids within a layer, and peak mesopore size of ca. 40 nm corresponding to the interspaces between stacked layers, respectively. The formation process is discussed on the basis of the results of time-dependent experiments, which support a novel ‘coupled cooperative assembly and localized ripening’ formation mechanism. More interestingly, we have noticed that the collective effect related to such hierarchical assembly induces a significantly enhanced optical absorbance in the UV-visible region. This work may shed some light on the design of complex architectures and exploitation of their potential applications.     

粉煤灰漂珠负载Bi2WO6复合材料的制备及光催化性能研究

以工业固体废弃物粉煤灰漂珠(fly ash cenospheres, FACs)为载体, 采用水热法制备了新颖的漂珠负载Bi₂WO₆复合材料(Bi₂WO₆/FACs), 通过X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), X-射线光电子能谱(XPS), 和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行了表征。XRD数据显示了正交相Bi₂WO₆的特征衍射峰。DRS结果证实了引入FACs后Bi₂WO₆对可见光的吸收增强。在可见光的照射下, 以亚甲基蓝溶液的光催化降解评价了Bi₂WO₆/FACs复合材料的光催化性能。结果表明：Bi₂WO₆/FACs的光催化性能优于纯Bi₂WO₆的, 其一级反应速率常数(k)为后者的2.4倍。尤其是由于漂珠质轻中空的特性, Bi₂WO₆/FACS复合光催化剂可长时间漂浮于水面, 既能充分吸收光能, 又有利于催化剂的回收和重复利用。     

粉煤灰漂珠负载Bi2WO6复合材料的制备及光催化性能研究

以工业固体废弃物粉煤灰漂珠(fly ash cenospheres,FACs)为载体,采用水热法制备了新颖的漂珠负载Bi2WO6复合材料(Bi2WO6/FACs),通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X-射线光电子能谱(XPS),和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行了表征。XRD数据显示了正交相Bi2WO6的特征衍射峰。DRS结果证实了引入FACs后Bi2WO6对可见光的吸收增强。在可见光的照射下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解评价了Bi2WO6/FACs复合材料的光催化性能。结果表明:Bi2WO6/FACs的光催化性能优于纯Bi2WO6的,其一级反应速率常数(k)为后者的2.4倍。尤其是由于漂珠质轻中空的特性,Bi2WO6/FACS复合光催化剂可长时间漂浮于水面,既能充分吸收光能,又有利于催化剂的回收和重复利用。     

水热法制备Pr掺杂Bi2WO6三维花状微球的光催化性能

通过水热法制备稀土Pr掺杂Bi₂WO₆三维花状微球,利用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱对所制备的光催化材料进行表征。通过降解亚甲基蓝评价样品的光催化活性。结果表明,1.0% Pr-Bi₂WO₆样品的可见光催化活性最佳,降解率达到95%。Pr掺杂提高了催化剂的可见光吸收性能并且能够束缚光生电子使得电子空穴对有效分离从而获得强氧化物质。对其光催化降解做出了合理的解释。     

BiOI/Bi_2WO_6对甲基橙和苯酚的光催化降解及光催化机理(英文)

采用简单的沉积方法制备了不同碘化氧铋含量的BiOI/Bi2WO6光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和BET比表面积测量对其进行了表征。在紫外和可见光的照射下,使用甲基橙和苯酚的光催化降解评价了BiOI/Bi2WO6催化剂的光催化性能。结果表明:与商业P25和纯Bi2WO6相比,13.2%BiOI/Bi2WO6光催化剂具有更高的紫外和可见光催化性能。这明显增加的光催化活性主要归功于光生电子和空穴在Bi2WO6和BiOI界面上的有效转移,降低了电子-空穴对的复合。基于BiOI和Bi2WO6的能带结构,提出了光生载流子的一种转移过程。自由基清除剂的实验表明,·OH,h+,·O2-和H2O2,特别是h+,共同支配了甲基橙和苯酚的光催化降解过程。     

增强光催化活性的3D分级结构Bi2WO6微球及表面酸性

以KNO3为矿化剂,用水热法制备了3D分级结构Bi2WO6微球,通过XRD、SEM、BET对产物进行了表征.探讨了3D分级结构Bi2WO6微球可能的形成机理.以罗丹明B为模型污染物,研究了合成产物的光催化性质.结果表明:在紫外光下,RhB的降解以共轭结构断裂的光催化反应为主;而在可见光照射下,RhB的降解可能是光催化和光敏化共同作用的结果.进一步以吡啶为探针分子,通过吸附吡啶红外光谱探讨了Bi2WO6表面酸性与光催化降解RhB之间的关系.研究显示,Bi2WO6具有较强的表面酸性,增强了Bi2WO6与RhB分子之间吸附作用,有利于染料分子上的电子跃迁至催化剂上,易于发生光敏化和光催化反应.     

Bi2WO6/g-C3N4复合型催化剂的制备及其可见光光催化性能

利用溶剂热法,把Bi2WO6纳米颗粒植入g-C3N4层间和表面成功地制备了Bi2WO6/g-C3N4复合型光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、BET和UV-Vis分别对样品的结构、组成、形貌、比表面积、光学性能进行了表征。结果表明,g-C3N4层状结构被部分剥离成碎片且与Bi2WO6纳米颗粒形成了复合物。Bi2WO6/g-C3N4复合型光催化剂与单一Bi2WO6相比不仅扩展了可见光的响应范围、增大了比表面还加速了光生电子与空穴的分离。结果表明,Bi2WO6的最佳负载量为60wt%时,复合型光催化剂具有最高的可见光催化活性且性能稳定、易回收。     

Bi2WO6/g-C3N4复合型催化剂的制备及其可见光光催化性能

利用溶剂热法, 把Bi₂WO₆纳米颗粒植入g-C₃N₄层间和表面成功地制备了Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合型光催化剂。通过XRD、SEM、TEM、BET和UV-Vis分别对样品的结构、组成、形貌、比表面积、光学性能进行了表征。结果表明, g-C₃N₄层状结构被部分剥离成碎片且与Bi₂WO₆纳米颗粒形成了复合物。Bi₂WO₆/g-C₃N₄复合型光催化剂与单一Bi₂WO₆相比不仅扩展了可见光的响应范围、增大了比表面还加速了光生电子与空穴的分离。结果表明, Bi₂WO₆的最佳负载量为60wt%时, 复合型光催化剂具有最高的可见光催化活性且性能稳定、易回收。     

BiOI/Bi2WO6对甲基橙和苯酚的光催化降解及光催化机理

采用简单的沉积方法制备了不同碘化氧铋含量的BiOI/Bi₂WO₆光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和BET比表面积测量对其进行了表征。在紫外和可见光的照射下,使用甲基橙和苯酚的光催化降解评价了BiOI/Bi₂WO₆催化剂的光催化性能。结果表明：与商业P₂₅和纯Bi₂WO₆相比,13.2%BiOI/Bi₂WO₆光催化剂具有更高的紫外和可见光催化性能。这明显增加的光催化活性主要归功于光生电子和空穴在Bi₂WO₆和BiOI界面上的有效转移,降低了电子-空穴对的复合。基于BiOI和Bi₂WO₆的能带结构,提出了光生载流子的一种转移过程。自由基清除剂的实验表明,OH,h⁺,O₂和H₂O₂,特别是h⁺,共同支配了甲基橙和苯酚的光催化降解过程。     

Bi2WO6量子点(QDs)修饰Bi2MoO6-xF2x异质结的构筑及其催化活性增强机理

采用简单沉积-沉淀法合成了Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x（BWO/BMO6-xF2x）异质结,借助XRD、XPS、TEM、SEM、EDS、UV-Vis-DRS、PC和EIS等测试技术对其组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征,并以模型污染物罗丹明B（RhB）的光催化降解作为探针反应来评价Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结的光催化活性增强机制。形貌分析表明,所得Bi₂MoO₆微球由大量厚度为20~50 nm的纳米片组成;FE-SEM和HR-TEM分析表明,尺寸约为10 nm的Bi₂WO₆量子点均匀沉积在Bi₂MoO_6-xF_2x微球表面,形成新颖的Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结;与纯Bi₂MoO₆或者Bi₂WO₆相比,1∶1Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结表现出更好的光催化活性和光电流性质,其对RhB光催化降解的表观速率常数分别为纯BMO和BWO的6.4和11.6倍。PC和EIS图谱分析表明,Bi₂WO₆量子点表面沉积显著提高Bi₂MoO_6-xF_2x光生电子/空穴的分离效率和迁移速率;活性物种捕获实验证明了·O₂^-和h⁺是主要的活性物种。根据实验结果,探讨了F^-掺杂和Bi₂WO₆量子点之间的协同效应对Bi₂MoO₆的光催化活性的影响机制。