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.     

煅烧温度对花朵状钨酸铋光催化活性的影响（英文）

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.     

表面活性剂对水热制备钨酸铋形貌及光催化性能的影响

通过简单水热制备了大小均一,直径约为2.5 μm的球状Bi2WO6粉体.系统研究表面活性剂SDS和PVP对水热制备Bi2WO6光催化剂的影响.利用XRD,EDS,SEM,TEM和DRS等分析技术对催化剂的组成、形貌、比表面积和带隙宽度等进行了表征.实验结果表明,表面活性剂对催化剂的形貌和催化活性有较大影响.在水热制备过...     

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。     

宽pH条件下运行的太阳光催化钨酸铋降解抗生素诺氟沙星

抗生素污染对水生和陆地生态环境系统造成严重的威胁.在世界各地的水性环境中普遍检测到第二代合成氟喹诺酮类抗生素—诺氟沙星.因此,水环境中残留诺氟沙星的去除成为当今研究热点.在现有去除方法中,光催化技术因其采用太阳光作为能源、污染物完全矿化及不产生二次污染等优点而被认为是非常有效的方法,在水处理工业中得到了广泛的关注.已有研究表明,pH值是影响光催化降解污染物的一个重要因素,大多数半导体光催化剂的最佳pH被限制在较窄的近中性范围内.当p H变为酸性或碱性时,污染物的降解速度显著降低.我们研究发现,在太阳光下钨酸铋(SSL/Bi_2WO_6)催化降解诺氟沙星时,在pH=5.0–10.8表现出较快的去除速率,其中pH=8.6时效果最佳,目前优化降解效果多通过酸碱调整初始溶液的pH至最佳值.进一步研究发现,即使将反应初始溶液pH值调整到最佳,随着诺氟沙星的不断降解,反应溶液的pH值持续降低直至3.0.溶液不断酸化导致偏离最佳条件,从而减缓诺氟沙星的降解.这说明通过简单的酸碱滴定优化溶液初始p H值不能阻止反应过程中溶液的酸化,也不能解决酸化导致的降效问题.基于上述问题,本文提出针对溶液pH值改变对体系效率影响的新方法.本文以钙钛矿结构的Bi_2WO_6为光催化剂,诺氟沙星为探针化合物,详细研究了在不同pH值下SSL/Bi_2WO_6体系催化性能.为描述SSL/Bi_2WO_6反应的合理性,首先提出了OH~–富集Bi_2WO_6模型,并考察了Mg~(2+)和Ca~(2+)两种离子对反应的影响.在预吸附阶段pH值明显降低,说明溶液中的羟基离子被吸附到Bi_2WO_6表面.光催化反应开始后,pH值以较低的速率持续降低,说明在降解过程中溶液中的羟基离子可能由于低分子有机酸和二氧化碳的形成而逐渐被消耗.因此,在Bi_2WO_6表面及其附近维持较高浓度的羟基离子是改善或保持探针快速分解的关键途径.我们在极碱pH环境中引入NH_4~+缓冲体系,以持续提供羟基离子生成·OH自由基,同时可防止溶液酸化,从而使诺氟沙星的去除率和矿化率在碱性条件下均达到更好的效果.另一方面,在酸性pH条件下,通过加入铁盐(即形成替代的SSL/Fe~(3+)/Bi_2WO_6过程)显著提高了SSL/Bi_2WO_6去除诺氟沙星的效率.这主要归因于SSL/Fe~(3+)提供的均匀光敏化机制;同时,Fe~(3+)在SSL/Bi_2WO_6过程中对电子传递起到辅助作用.SSL/Fe~(3+)/Bi_2WO_6工艺可以在较宽的酸性pH(2–4)范围内使用,且pH=3.0时性能最好.在SSL/Fe~(3+)/Bi_2WO_6过程中,诺氟沙星的降解速率随着[Fe3+]的增加而增大,过剂量时降解趋于平稳.     

水热合成具有分级结构的钨酸铋纳米花及其光催化降解四环素性能

采用一种简单的无模板水热合成法制备了具有分级结构的钨酸铋纳米花,并将钨酸铋纳米花材料应用于可见光催化去除水中的四环素类抗生素。通过X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外固体漫反射、比表面分析等一系列物理表征对光催化剂和催化反应体系进行了表征。研究结果表明钨酸铋纳米光催化剂对四环素类抗生素（四环素和土霉素）均具有良好的降解能力。此外,催化剂对碱性溶液中四环素的降解效率普遍较高,且该催化剂表现出良好的循环稳定性。     

铋单质及其复合材料在光催化中的应用

单质铋作为近年来报道的新型光催化材料受到了研究者的广泛关注,本文主要介绍了铋单质的光敏化、半导体光催化及等离子体共振光催化机理。阐述了以沉淀法、溶剂热法、电化学法为代表的铋单质光催化材料的主要制备方法,并探讨了制备方法中表面活性剂、反应温度以及pH对合成铋单质的影响。归纳了铋单质尺寸和形貌对其吸光性能的影响。在此基础上进一步综述了以铋-二氧化钛、铋-铋系氧化物、铋-氧化锌、铋-氮化碳（C₃N₄）为主要代表的铋-半导体复合光催化材料,并归纳了其光催化增强机理,最后阐述了铋单质及其复合光催化材料的发展趋势。     

Ag担载对TiO2光催化活性的影响

 采用光化学沉积法合成了Ag/TiO2光催化剂,以苯酚降解反应考察了光催化剂活性随Ag担载量的变化,用TEM观察了Ag在TiO2表面的分布与形貌,以漫反射紫外-可见光谱(DRS)分析了不同Ag担载量的光催化剂的光谱特征. 结果表明,适宜担载量的Ag可显著提高TiO2的光催化活性. TEM观察显示,Ag在TiO2表面形成纳米级团簇结构,随Ag担载量的增加,团簇尺寸增大. DRS分析表明,Ag的担载对TiO2紫外区域的光谱特征没有影响. 根据Ag团簇的能级随其几何尺寸的变化分析了Ag担载量的变化对TiO2光催化活性的影响机理.     

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.     

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。     

反应温度对微波水热法合成Bi2WO6粉体及光催化性能影响的研究

以Na₂WO₄·2H₂O和Bi(NO₃)₃·5H₂O为原料,用微波水热法在140~200 ℃保温1 h合成出不同形貌的正交晶相粉体。利用 XRD、FE-SEM、BET、DRS等分析手段表征了Bi₂WO₆粉体,以RhB溶液为目标降解物,对不同反应温度下合成粉体的光催化性能进行了研究,结果表明：反应温度对合成Bi₂WO₆粉体的物相、形貌及光催化性能均有较大影响,180 ℃时合成的绒线团状Bi₂WO₆粉体比表面积为25.63 m²·g^-1,禁带宽度为2.92 eV,因光在粉体催化剂内产生了漫反射,光催化效果最佳,在可见光照射下3h时RhB溶液降解率达到了96%,紫外光照射下2 h时RhB溶液降解率达到了98%以上。     

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.     

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。     

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。     

Effect of synthesis pH on the physicochemical properties of a synthesized Bi2WO6 and the type of substrate chosen,in assessing its photo-catalytic activities

Crystalline orthorhombic Bi₂WO₆ powders were synthesized by a hydrothermal method from aqueous solutions of Bi(NO₃)₃·5H₂O and Na₂WO₄·2H₂O over a range of three selected pH values (2.0, 5.0 and 7.0), using NaOH as precipitating agent. The as-prepared catalysts were characterized by XRD, BET, FE-SEM, TEM, XPS and UV-vis spectroscopy. The effect of pH-synthesis on crystallinity, morphologies, surface area and optical absorption properties, were investigated. Although the pH has a marked influence on morphology, the nature of the precipitating agent (NaOH or TEA) also influences the morphology and surface structure composition, as it is observed in the present work. Three different probe molecules were used to evaluate the photo-catalytic properties under two illumination conditions (UV and Visible): Methyl Orange and Rhodamine B were chosen as dye substrates and Phenol as a transparent substrate. The photo-catalytic activities are strongly dependent not only on the pH used in the synthesis but also on the nature of the chosen substrate in assessing the photo-catalytic activities. Results were compared with those obtained when using TiO₂(P25, Evonik) in the same experimental conditions. The photo-catalytic activity of one of the synthesised samples has been evaluated by exposing a mixture of Rhodamine B and Phenol in water, to different illumination conditions. Our results provide new evidences about the issue of whether dyes are suitable substrates to assess the activity of a photo-catalyst.     

Ag/Bi2WO6复合材料的制备及光催化性能

采用一步水热合成法制得花球状Bi_2WO_6和Ag/Bi_2WO_6光催化剂,借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FES-EM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见分光光度法(UV-Vis)等手段对样品进行结构性能表征。模拟日光的条件下,以甲基橙(MO)为降解物,对Bi_2WO_6和Ag/Bi_2WO_6的催化活性和机理进行研究。结果表明,相对Bi_2WO_6,相同条件下Ag/Bi_2WO_6对MO具有更佳的降解效果,当Ag掺杂量为1%(n/n)时,其降解率(180 min)可达到91.4%,同时一次回收样降解率也达到81%。此外,也对Ag/Bi_2WO_6复合材料的降解机理做了初步探究。     

Polymorphism in Bi2WO6

The polymorphism of Bi₂WO₆ has been studied using differential dilatometry and differential thermal analysis with polycrystalline specimens prepared by sintering the oxides Bi₂O₃ and WO₃. Two reversible polymorphic transitions were observed, one at 662°C and one at 962°C. The former transition showed a very small change of enthalpy and very little dimensional change, while the latter showed a large thermal hysteresis, had a large change of enthalpy, and was accompanied by a sizable volume change. The high-temperature powder X-ray data indicated that the intermediate phase as well as the low-temperature form had orthorhombic symmetry and the high-temperature form had monoclinic symmetry. The 662°C transition is displacive and the 962°C transition reconstructive. A crystal structure of the high-temperature form is proposed and discussed in comparison with that of the low-temperature form.     

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.