竹炭负载氧空位型BiOI/BiOCl复合光催化剂脱硝机理

以竹炭为载体,采用溶剂热法制备了氧空位(OV)型BiOI/BiOCl光催化剂,考察了温度和光照强度对其催化脱硝性能的影响,采用SEM、XPS、XRD、PL、Uv-vis等表征方法研究了该复合光催化剂上的脱硝机理。结果表明,在氙灯功率500 W、温度30℃时,最佳脱硝效率可达73%。氧空位改性可以增大竹炭的比表面积和孔容,提高其吸附能力,同时使C=O双键和-COO形式的酸性官能团分解为C-O官能团;OV改性还增加了光催化活性位点,减少了电子空穴对复合概率,从而提高了对NO的光催化降解效率。     

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。     

BiOCl/NaBiO_3复合材料的原位合成及光催化性能

利用HCl与Na Bi O3反应原位制备了结构可控的Bi OCl/Na Bi O3复合光催化材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对其晶相组成、光吸收特性和表面形貌进行了表征,并评价了样品在可见光和紫外光下的光催化性能.结果表明,尽管Bi OCl几乎没有可见光活性,但27.4%Bi OCl/Na Bi O3在可见光下却表现出明显高于纯Bi OCl和Na Bi O3的光催化活性.由于紫外光照可以有效激发Bi OCl,所有组成的复合Bi OCl/Na Bi O3都显示出高于纯Bi OCl和Na Bi O3的光催化活性,其中47.6%Bi OCl/Na Bi O3具有最大光催化活性.研究了加入不同活性物种的捕获剂对光催化效率的影响,结合荧光实验结果和样品能带结构推测了复合材料光催化过程中光生载流子的传输行为.结果表明,Bi OCl/Na Bi O3催化活性增强主要归结于2种材料之间形成了有效的异质结构,其内建电场能够促进光生载流子的传输和分离;羟基自由基在光催化降解过程中是主要的活性物种.     

氧空位增强光催化还原CO2性能方面的研究进展

利用太阳能和半导体光催化剂,将CO₂光催化还原转变成碳氢燃料,是缓解温室效应、全球变暖、环境污染和能源危机等一系列问题的理想途径。 本文对氧空位增强的光催化还原CO₂反应机理进行归纳,并分别针对还原产物为C1和C2组分的光催化体系进行概括总结。 作为CO₂光催化还原过程的第一步,CO₂捕获光催化剂导带上的电子生成CO2·-是反应的速控步骤。 氧空位的引入及其带来的金属配位不饱和点,利于CO₂捕获电子生成CO2·-,进而促进CO₂光催化还原过程。 最后,提出当前氧空位增强光催化还原CO₂过程仍然存在的问题,且对发展前景进行展望。     

熔融盐法制备富氧空位TiO2纳米片及其光催化性能

氧空位缺陷对半导体材料性能的积极作用引起人们越来越多的关注。本文中,以TiCl₄在三氟乙酸中的水解产物为前驱体,通过一步熔融盐法成功合成了具有富氧空位的蓝色TiO₂纳米片。由于熔融盐低的氧分压,使前驱体在煅烧过程中消耗了TiO₂中的晶格氧从而产生大量的氧空位和Ti³⁺。紫外-可见漫反射光谱测试表明,蓝色TiO₂纳米片的带隙宽度减小至2.69eV,光吸收范围从紫外光区拓宽到可见光区。所制备的蓝色TiO₂纳米片表现出优异的光催化活性,在全光谱照射下,对若丹明B的光降解速率是纯TiO₂的47.3倍。同时,形成的晶格氟掺杂能有效地稳定氧空位,极大地提高了光生载流子的分离效率。本工作为在半导体氧化物材料内构建氧空位提供了新的思路。     

不同制备方法对BiOCl材料的形貌、结构与光催化性能的影响研究

对比采用溶剂热合成、传统固相合成与溶胶-凝胶合成技术,制备了四方相BiOC1和Nd3+掺杂BiOCl光催化材料.运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis),研究了不同合成方法所制备BiOCl材料的相结构、形貌和紫外-可见光吸收性能;并以甲基橙溶液为模拟废水,研究了不同方法所制备的BiOCl材料的光催化性能.结果表明:溶剂热合成的BiOCl是由纳米片组装成粒径小于1μm微球,紫外-可见吸收边为335 nm;固相合成所得BiOCl结晶度较高,其片状颗粒粒径约为6μm,紫外-可见吸收边为430n m;溶胶-凝胶合成法制得BiOCl片状颗粒粒径约为3～4 μm,紫外-可见吸收边为430 nm.进一步地对比研究了稀土离子Nd3+掺杂前后BiOCl样品的结构、紫外-可见光吸收特性,可以发现,Nd3+掺杂后样品的相结构及形貌均无变化,但吸收边均发生不同程度的红移,以溶胶-凝胶法制得的样品效果最为明显,并具有最优的光催化性能.     

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。     

碳酸氧铋光催化剂的合成与光催化降解有机染料

大学化学综合实验——碳酸氧铋光催化剂的合成与光催化降解有机染料。学生可以熟悉光催化材料合成的方法、材料的结构及形貌的表征手段,以及了解并熟悉纳米材料的光催化原理和光催化实验过程。在掌握基础理论和基本实验技能的同时,培养学生独立思考问题、分析问题和解决问题的能力,尤其是培养他们综合运用知识的能力。     

BiOCl纳米材料的常温制备及其光催化性能

在室温下,采用水解法,以五水合硝酸铋和氯化钾为主要原料,通过改变乙二醇的量以制备出具有不同结构的BiOCl-5,BiOCl-15,BiOCl-25光催化纳米材料。考察了不同BiOCl材料光催化降解甲基橙过程中的BiOCl投加量、pH值、温度、照射光源等因素对降解效率的影响,结果表明：在35℃,pH4.4条件下,加入1.7 g·L^-1 BiOCl-25的甲基橙溶液在紫外光照射下降解320 min,其催化降解效率最高,可达94.3%。     

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...     

A Facile Controllable Synthesis, Growth Mechanism, and Photocatalytic Properties of Nanoscale BiOCl

Nanoscale tetragonal BiOCl samples have been synthesized using Bi[SC12H25]3 and CHCl3 as bismuth and chlorine sources by solvothermal reactions. The structure, morphology, and formation process have been investigated by SEM, TEM, HRTEM, XRD, and EDX analyses. The layered crystal structure feature of BiOCl may induce the growth of nano plates, which can subsequently aggregate into 3D spherical or flower-like microstructures under the presence of ethanol. The reaction temperature and the identity of secondary solvent influence the morphology. The yield of BiOCl depends on the completeness of the reaction and the degree of a competition reduction of BiOCl to Bi by ethanol. The as-synthesized 3D quasi-spherical BiOCl sample has an optical band gap of 3.15 eV, and shows much better photocatalytic performance on the degradation of methyl orange than that of commercial P25.     

Photocatalytic degradation of trichloroethylene over BiOCl under UV irradiation

In this study, BiOCl samples were synthesized under different pH values and characterized by XRD, SEM, UV‐vis DRS, BET, photoelectrochemical measurement and PL. The photocatalytic performances of the as‐prepared samples were evaluated through the decomposition of trichloroethylene (TCE) under UV irradiation. The influences of several parameters such as solution pH and common inorganic anions on TCE removal were investigated. Results indicated that BiOCl‐0.6 exhibited better photocatalytic performance than BiOCl‐6.0 because of its higher migration ability of photo‐induced carrier. The photocatalytic degradation of TCE over BiOCl‐0.6 followed pseudo first‐order kinetics and appeared to be more efficient in acidic solution than in alkaline. TCE was almost completely dechlorinated in 120 minutes. The inhibiting effect of naturally occurring anions was in the order of HCO₃^‐ >SO₄^2‐ >NO₃^‐, while Cl^‐ exhibited a dual effect. Moreover, BiOCl‐0.6 exhibited superior reusability after three cycles of repetition tests.     

铋基金属有机框架的合成与应用

金属有机框架(MOFs)材料因其丰富的拓扑结构和有序的孔洞结构被广泛关注,近年来人们按照其不同的应用前景分别进行了综述。尽管金属中心与有机框架材料的结构及性能有着密切联系,目前针对某种特定中心金属的金属有机框架材料的梳理还较少。金属铋是唯一一种具有较大丰度、低毒性的绿色重金属元素,铋基金属有机框架(Bi-MOFs)也因此在MOFs中脱颖而出,并具有广泛的应用。由于铋盐易水解的特性,在水相中合成铋基金属有机框架材料一直是一个挑战,所以对于Bi-MOFs的开发仍然处于开始阶段。本文介绍了近年来有关Bi-MOFs常用的合成配体以及一般的合成方法,综述了Bi-MOFs在光、电催化等领域的研究进展及其在药物载体、气体吸附剂及电极材料方面的应用概况。对存在的问题进行总结并提出可能的解决方法,对未来研究和应用提出展望,以推动Bi-MOFs材料的进一步研究与运用。     

分级结构CdS QDs/BiOCl复合光催化剂的制备及其对有机污染物的降解

采用简单液相沉积法制备了分级结构Cd S QDs/Bi OCl复合光催化剂,以XRD,SEM,TEM,HRTEM,XPS,EDS,UV-Vis DRS,PL等测试方法分别表征了样品的物相、形貌、组成、元素含量、光吸收性能以及光电特性,并以罗丹明B(Rh B)和苯酚为模型污染物,分别在可见光和紫外光下评价Cd S QDs/Bi OCl复合光催化剂的催化性能。测试结果表明,粒径为5.5μm的Bi OCl微球由大量纳米片有序堆积而成,所负载的粒径为10~20 nm的Cd S QDs均匀分布在Bi OCl纳米片表面。与纯Bi OCl和Cd S QDs/Bi OCl相比,Cd S QDs/Bi OCl-3%表现出最佳的光催化性能,其对Rh B和苯酚的降解速率常数分别是纯Bi OCl的2.6倍和5.3倍。Cd S QDs/Bi OCl复合光催化剂性能的提高可归结于,分级结构Bi OCl有效防止了片层堆积,有助于Cd S QDs的负载,另外,Cd S QDs的负载拓展了复合光催化剂的光吸收性能,均匀分布的Cd S QDs与Bi OCl形成的异质结促进了光生电子-空穴对的有效分离。     

BiOCl/蒙脱土复合光催化剂的制备及其光催化活性

为优化BiOCl光催化剂的结构,改善其对有机污染物的吸附性能,进而提高光催化反应活性,采用超声辅助化学沉淀法制备了BiOCl/蒙脱土(MMT)复合光催化剂,并考察了MMT质量分数(w(MMT))对复合光催化剂结构及光催化反应活性的影响。 X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)等的表征结果表明,所得催化剂呈微球状结构,禁带宽度为3.24 eV。 随着w(MMT)的增加,催化剂的微球状结构逐渐被破坏,但带隙能未发生明显变化。 以8-羟基喹啉为目标物考察了复合催化剂的吸附及光催化反应活性。 结果表明,随着w(MMT)增加,催化剂对8-羟基喹啉的吸附和光催化氧化活性逐渐增加,这可归因于与MMT的复合增大了比表面积并降低了光生载流子复合效率。 当w(MMT)为15%时,催化剂的吸附及光催化性能达到最佳,光照50 min后,8-羟基喹啉的降解率达到85.6%,矿化率达到51.0%。 光生空穴和超氧自由基负离子为主要的氧化活性物种。 复合催化剂还可高效降解邻苯二酚和对氨基苯甲酸。 同时,复合光催化剂表现出较强的化学稳定性,表明其具有较强的实际应用价值,可用于处理含有机酚类污染物的工业废水。     

声化学辅助溶剂热合成高光催化性能的BiOCl光催化剂

以五水硝酸铋和氯化钠为原料,乙二醇(EG)和水作溶剂,通过声化学辅助溶剂热法合成了系列BiOCl纳米晶光催化剂。应用氮气物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)和光电流等测试手段对所制备的光催化剂进行了表征。在汞灯和氙灯照射下,以苯酚和甲基橙为水体模型污染物,系统考察了超声辐射时间和醇水比(V_EG/V_H2O)对BiOCl光催化剂性能的影响。结果表明,当超声辐射时间为60 min,V_EG/V_H2O=1/4时,合成的BiOCl表现出最佳的光催化活性,为常规沉淀法制备的BiOCl的3.3倍。活性提高的主要原因是,适当时间的超声波辐射和醇水比有利于催化剂比表面积的提高,同时可以丰富催化剂表面羟基(-OH)的数量和提高光生电子和空穴的分离效率。     

三维复合材料CdS@DMSA-GO的原位合成及其光催化性能

通过在石墨烯中引入内消旋-2,3-二巯基琥珀酸(DMSA)构建三维立体结构,原位合成了CdS@DMSA-GO复合材料。实验表明,反应温度对所得材料的结构和性能具有重要的影响。CdS@DMSA-GO-100℃对罗丹明B和刚果红具有最佳的吸附和光催化降解性能,降解效率可达96%以上。自由基捕获实验表明,·O2在催化过程中是主要的活性氧物质。