非化学计量比Bi-O-Br光催化材料的制备及其性能研究

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《Bi2MoO6基异质结光催化剂的可控合成及催化增效机制研究》范文

《Bi2MoO6基异质结光催化剂的可控合成及催化增效机制研究》范文

《Bi2MoO6基异质结光催化剂的可控合成及催化增效机制研究》篇一一、引言随着环境问题的日益严重和能源危机的加剧,光催化技术作为一种绿色、高效的能源转换和污染物处理技术,受到了广泛关注。

Bi2MoO6作为一种具有良好光催化性能的材料,其基异质结光催化剂在光催化领域具有广阔的应用前景。

本文旨在研究Bi2MoO6基异质结光催化剂的可控合成方法及其催化增效机制,以期为光催化技术的发展提供新的思路和方法。

二、文献综述Bi2MoO6具有优良的光催化性能,其异质结的构建能有效提高光催化剂的催化效率。

近年来,关于Bi2MoO6基异质结光催化剂的合成方法、性能及催化机制的研究取得了显著进展。

然而,目前仍存在合成方法复杂、催化剂性能不稳定等问题,需要进一步研究和优化。

三、实验方法(一)材料与试剂实验所需材料包括Bi(NO3)3·5H2O、NaMoO4·2H2O等化学试剂,均购自国内知名化学试剂供应商。

(二)Bi2MoO6基异质结光催化剂的合成采用溶剂热法、水热法等可控合成方法,制备出Bi2MoO6基异质结光催化剂。

通过调整反应条件,如反应温度、反应时间、原料配比等,实现对催化剂形貌和结构的调控。

(三)表征方法利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段,对合成的Bi2MoO6基异质结光催化剂进行表征,分析其晶体结构、形貌和微观结构。

(四)催化性能测试通过光催化降解有机污染物等实验,测试Bi2MoO6基异质结光催化剂的催化性能。

采用紫外-可见光谱、电化学工作站等手段,分析催化剂的光响应范围、光电化学性质等。

四、结果与讨论(一)催化剂的表征结果通过XRD、SEM、TEM等表征手段,发现合成的Bi2MoO6基异质结光催化剂具有较高的结晶度和良好的形貌。

催化剂的微观结构表明,异质结的成功构建有助于提高催化剂的光吸收性能和电子传输性能。

(二)催化剂的催化性能光催化降解有机污染物的实验结果表明,Bi2MoO6基异质结光催化剂具有较高的催化性能。

Bi4Ti3O12分级结构的制备及光催化性能的改性研究

Bi4Ti3O12分级结构的制备及光催化性能的改性研究

Bi4Ti3O12分级结构的制备及光催化性能的改性研究Bi4Ti3O12分级结构的制备及光催化性能的改性研究摘要:本文通过研究Bi4Ti3O12分级结构的制备方法以及不同改性剂对其光催化性能的影响,探讨了提高Bi4Ti3O12光催化性能的关键因素。

实验结果表明,Bi4Ti3O12的分级结构可以通过溶剂热法、水热法和氢热法等方法制备得到。

不同的制备方法会对Bi4Ti3O12的分级结构和性能产生影响。

添加改性剂,如负载剂、掺杂剂和表面修饰剂等,可以显著改善Bi4Ti3O12的光催化性能。

关键词:Bi4Ti3O12;分级结构;制备方法;改性剂;光催化性能1 引言近年来,随着环境污染问题的日益突出和清洁能源的需求增加,光催化技术逐渐受到了广泛关注。

Bi4Ti3O12是一种具有良好光催化性能的半导体材料,其在可见光范围内具有较高的光吸收率和较窄的带隙能量,因此被广泛用于水分解、有机污染物降解和空气净化等领域。

然而,Bi4Ti3O12的光催化活性和稳定性仍然亟待进一步提高。

2 Bi4Ti3O12分级结构的制备方法2.1 溶剂热法溶剂热法是一种较常用的制备Bi4Ti3O12分级结构的方法,通过将Bi4Ti3O12前驱体溶解于有机溶剂中,并经过加热、超声处理和沉淀等步骤得到所需的分级结构。

溶剂热法制备的Bi4Ti3O12具有较高的结晶度和较小的晶粒尺寸,有利于光吸收和表面反应的提高。

2.2 水热法水热法制备Bi4Ti3O12分级结构的过程中,水热反应器中的水蒸气可以提供较高的反应温度和压力,有利于形成较高结晶度的Bi4Ti3O12晶体。

此外,水热法还可以通过调节反应时间和反应温度等条件,控制得到不同形貌和结构的Bi4Ti3O12样品。

2.3 氢热法氢热法是一种通过氢气的还原作用,在高温高压条件下制备高质量Bi4Ti3O12分级结构的方法。

通过将Bi4Ti3O12前驱体与氢气反应,可以得到具有较高结晶度和较小晶粒尺寸的Bi4Ti3O12样品。

《非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体的性能研究》范文

《非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体的性能研究》范文

《非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体的性能研究》篇一一、引言随着现代材料科学的快速发展,非化学计量比化合物及其固相烧结体在众多领域中得到了广泛的应用。

其中,TiC_x作为一种典型的非化学计量比化合物,因其优异的物理和化学性能而备受关注。

本文以非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体为研究对象,深入探讨其性能及其潜在应用。

二、非化学计量比TiC_x的性质非化学计量比TiC_x是指其组成元素在化学计量上并非严格按照Ti与C的固定比例存在。

这种特殊的组成使得TiC_x具有独特的电子结构和物理化学性质。

其硬度高、导电性好、热稳定性强等特点,使其在高温、高真空、强腐蚀等恶劣环境下具有优异的表现。

三、难熔化合物的性质及其与TiC_x的相互作用难熔化合物通常具有极高的熔点和良好的稳定性,广泛应用于高温和极端环境。

当这些难熔化合物与TiC_x结合形成固相烧结体时,它们的性质将产生明显的改变。

在固相烧结过程中,TiC_x的化学活性和物理特性与难熔化合物之间会发生复杂的相互作用,进而影响固相烧结体的整体性能。

四、固相烧结体的制备与性能研究1. 制备方法:采用高温固相反应法,通过控制温度、压力、反应时间等参数,制备出非化学计量比TiC_x与难熔化合物的固相烧结体。

2. 微观结构:通过X射线衍射、扫描电镜等手段对固相烧结体的微观结构进行分析,了解其晶体结构、相组成及分布情况。

3. 性能测试:对固相烧结体进行硬度、强度、导电性、热稳定性等性能测试,分析其性能与组成、结构之间的关系。

4. 结果与讨论:根据实验结果,分析非化学计量比TiC_x与难熔化合物之间的相互作用对固相烧结体性能的影响。

探讨不同组成、结构对固相烧结体性能的优化途径。

五、应用前景非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体因其优异的性能在众多领域具有广阔的应用前景。

例如,可应用于高温、高真空、强腐蚀等恶劣环境下的材料制备,如航空航天、能源、化工等领域。

石墨烯_溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究_周薇

石墨烯_溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究_周薇

文章编号:1001-3555(2014)04-0367-09收稿日期:2014-03-31;修回日期:2014-07-05.基金项目:国家自然科学基金(21377067,21207079,21177072);湖北省新世纪人才入选人员优先资助项目(201203);中国科学院生态环境研究中心开放基金(KF2011-07).作者简介:周薇(1990-),女,硕士生.E-mail :chem_ctgu@126.com.*通讯联系人,E-mail :fangyf@ctgu.edu.cn.石墨烯-溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究周薇,胡晓龙,赵小蓉,贾漫珂,黄应平,方艳芬*(1.三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心(三峡大学),湖北宜昌443002;2.三峡库区生态环境教育部工程研究中心(三峡大学),湖北宜昌443002)摘要:采用超声-水热法在溴氧化铋(BiOBr )上负载不同含量氧化石墨来制备石墨烯-溴氧化铋(Gre-BiOBr )复合物,利用X-射线衍射(XRD )、扫描电镜(SEM )、透射电镜(TEM )、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS )、荧光分光光度计(PL )、比表面积仪(BET )及红外光谱仪(FT-IR)对不同负载量的Gre-BiOBr 进行初步表征.发现BiOBr 负载石墨烯前后均为斜四方晶型(JCPDS :78-0348),均为大小500 1000nm 片层状.在可见光照射下(λ≥420nm ),以罗丹明B (Rhodamine B ,RhB )和水杨酸(Salicylicacid ,SA )作为降解底物,发现经过负载石墨烯后BiOBr 的可见光活性有明显提高,且当负载质量比为10%时,Gre-BiOBr 复合物表现出最好的可见光活性,此时光降解RhB 反应速率(k 10%Gre-BiOBr =0.046min -1)约为单纯BiOBr (k BiOBr =0.02min -1)的两倍.经测定10%Gre-BiOBr 复合物的比表面积为10.50m 2/g ,禁带宽度为2.61eV ,能吸收λ≥475nm 可见光.结合自由基捕获实验,发现该催化体系主要涉及超氧自由基(O 2·-)和空穴(h +)的共同氧化作用.10%Gre-BiOBr 催化剂循环使用5次,仍保持着良好光催化活性,表明该催化剂稳定性较好.关键词:石墨烯-溴氧化铋;负载;可见光中图分类号:O643.32文献标志码:A随着全球污染及能源短缺问题,寻找以太阳光作为直接能源的环境处理技术已成为当今的研究热点[1],BiOBr 作为新型的可见光半导体催化剂,在有机污染物如染料[2]、氯代有机小分子[3]、微囊藻毒素[4-5]等都具有良好的光催化降解效果,但前期研究表明尽管BiOBr 能直接被可见光激发,但其对可见光的利用率要明显低于TiO 2/UV 体系,这是由于由两个独立的Br 4P 和O 2P 轨道组成的BiOBr 价带中O 2P 轨道的贡献少[6].因BiOBr 自身价带结构很难改变,那么是否能通过改变其表面特性来提高BiOBr 对可见光的利用率,是学者们面临的难题.石墨烯(graphene )是一种由碳原子紧密堆积而成的具有蜂窝状结构的二维材料[7],具有突出的导热性能、力学性能[8]以及室温下高速的电子迁移率(15000cm 2·(V ·s )-1)[9].石墨烯特殊的结构使其具有比碳纳米管更为优异的电学性质,以及良好的导电性和化学稳定性[7,10].目前,已有文献报道石墨烯与TiO 2[11]、ZnO [12]、C 3N 4[13]、Bi 2WO 6等[14]负载来提高其对光的利用率,从而提高光催化的活性.因此,我们尝试着在溴氧化铋(BiOBr )上负载不同含量氧化石墨来制备石墨烯-溴氧化铋(Gre-BiOBr )复合物,以此复合物为光催化剂,在可见光照射下(λ≥420nm ),以罗丹明B (Rhodamine B ,RhB )和水杨酸(Salicylicacid ,SA )作为降解底物,研究不同石墨烯负载质量的Gre-BiOBr 复合物可见光活性,优化负载复合物的光催化活性.结合自由基捕获实验,研究光催化体系的氧化机理.1材料与方法1.1主要试剂及仪器试剂如下:5.0ˑ10-4mol ·L -1RhB 水溶液;Bi (NO 3)3·5H 2O (AR);溴代十六烷基吡啶(CPB ,AR);异丙醇(AR);苯醌(AR);EDTA (AR);浓硝酸(AR);3ˑ10-3mol ·L -1SA 水溶液.仪器:D /max2500型射线衍射仪(Rigaku ,日本);XL30扫描电子显微镜(Philips ,荷兰);UV-第28卷第4期分子催化Vol.28,No.42014年8月JOURNAL OF MOLECULARCATALYSIS (CHINA )Aug.2014DOI:10.16084/ki.issn1001-3555.2014.04.0093010型紫外可见分光光度计(Hitach,日本);BET (实验室的);NEXUS型FTIR傅立叶红外光谱仪(Thermo Electron,美国);Lambda25紫外可见分光光度计(PE,美国);F-4500荧光分光光度计(Hi-tach,日本);Delta320pH计(Mettler-Toledo,上海有限公司);XPA系列光反应器(南京胥江机电厂);均相反应器(烟台松岭化工设备有限公司).1.2催化剂的制备BiOBr的制备:按实验室的国家发明专利方法制备[15].制备氧化石墨(GO):将装有70mL浓硫酸的500mL烧杯置于0ħ的水浴中,在搅拌状态下缓慢加入3g天然鳞片石墨,再缓慢加入1.5g硝酸钠与9g高锰酸钾的混合物,0ħ条件下搅拌2h使反应完全后,在30ħ恒温水浴中搅拌保温30min,缓慢加入140mL水并使温度上升至98ħ,在此温度条件下维持15min;用温水稀释到420mL,倒入30mL质量分数为30%的H2O2后,趁热过滤,用5%HCl充分洗涤滤饼,真空干燥24h,密封保存待用[16].制备Gre-BiOBr复合物:在水和乙醇体积比为2ʒ1的混合溶液中加入上述制得的氧化石墨和溴氧化铋(0%、2%、6%、10%、14%),超声混合60min使其均匀分散后,将所得液转移到聚四氟乙烯反应釜中,在高压、120ħ的条件下加热6h,冷却过滤,于60ħ干燥箱中干燥10h,由此得到复合物.1.3催化剂表征采用XRD对产物进行结构分析;采用SEM、TEM观察催化剂的形貌;采用UV-Vis DRS测定催化剂的吸收光谱;采用PL考察催化剂电子空穴复合程度;采用BET测定催化剂的比表面积;采用360FT红外光分光光度计测定催化剂的红外光谱.1.4实验过程和分析方法可见光装置:光反应装置采用500W碘钨灯,碘钨灯被安置在一个圆柱型双层硬质玻璃冷凝套中,冷凝套通过冷凝水冷却,套外用滤光片滤去波长小于420nm的光,从而保证反应在可见光激发条件下进行(光反应装置剖面图如图1所示),光反应管以光源为中心环绕一圈,以保证光照强度一定,光反应器可同时搅拌和旋转.过程:在70mL 光反应管中依次加入1mLRhB,10mg Gre-BiOBr,定容至30mL,置于暗室搅拌30min以达到吸附-解吸平衡,然后进行光反应,每隔30min取样一次,离心分离后,用紫外可见分光光度计在RhB最大吸收波长554nm处测量其吸光度值.图1光催化反应装置图Fig.1The setup of photoreactionIR测定:分别在降解0h、2h、12h和24h的反应混合液(已经离心去除催化剂)中加入少量固体溴化钾,在旋转蒸发仪上蒸发至干(温度50 60ħ),用红外灯干燥,压片,在360FT红外光分光光度计上进行IR光谱测定.2结果与讨论2.1XRD晶相及晶粒尺寸分析从图2可以看出,不同负载量的催化剂都出现了相似的衍射峰,由于石墨烯在2θ=25.41ʎ时有衍射峰,与BiOBr的(101)面的衍射峰重合,所以在负载化合物的XRD图中,看不到明显的石墨烯衍射峰[17].通过使用Jade5.0材料软件,均与BiOBr图2催化剂的XRD图Fig.2XRD patterns of the catalyst863分子催化第28卷的标准卡JCPDS :78-0348对应,其晶胞参数为a =b =0.39201nm 和c =0.80984nm ,显示出P4/nmm 的空间结构,通过Scherrer 公式计算得BiOBr 、2%Gre-BiOBr 、6%Gre-BiOBr 、10%Gre-BiOBr 、14%Gre-BiOBr 的粒径大小分别为16.69、16.25、14.52、13.7、13.29nm [18].比较各催化剂的衍射峰强度,可知BiOBr 和10%Gre-BiOBr 催化剂均具有良好的晶型和结晶度.2.2Gre-BiOBr 的SEM 图采用SEM 对所得不同负载量的Gre-BiOBr 样品的表面形貌进行表征,结果见图3,所得形貌为大小500 1000nm 不规则片状.但在SEM 图中基本看不到石墨烯的存在,这可能是因为单层石墨烯很薄,厚度只有0.335nm ,因而在SEM 中很难被观测到[19].可以看到,与BiOBr 层厚度相比,Gre-BiOBr 层状催化剂都有一定程度变薄的趋势.图3催化剂的SEM 图Fig.3SEM photo of the catalystsa.BiOBr ,b.2%Gre-BiOBr ,c.6%Gre-BiOBr ,d.10%Gre-BiOBr ,e.14%Gre-BiOBr2.3Gre-BiOBr 的TEM 图在相同放大倍数(15k )下,采用TEM 对所得不同负载量的Gre-BiOBr 样品的立体形貌进行表征,结果见图4.BiOBr 呈微米级薄层状,在其表面分散着有石墨烯,且随着石墨烯负载量的增加,可明显看到石墨烯絮状物的增加.图4催化剂的TEM 图Fig.4TEM photo of the catalystsa.BiOBr ,b.2%,Gre-BiOBr ,c.6%Gre-BiOBr ,d.10%Gre-BiOBr ,e.14%Gre-BiOBr2.4PL 分析采用荧光光谱分析了不同负载量的Gre-BiOBr 的电子空穴复合率大小,结果见图5.从图中可以看到,激发波长为300nm 时,不同负载量的Gre-BiOBr 均在470nm 处出现较强的发射峰,且随着石墨烯负载量(2% 14%)的增加,催化剂的发射峰依次减弱,说明随着石墨烯含量的增加,催化剂的电子和空穴复合程度逐渐降低.这表明Gre-BiOBr 催化剂吸收可见光后,在具有高速电子迁移率的石墨烯传导作用下,催化剂表面的电子和空穴的利用率都得到了有效提高.理论上推测14%Gre-BiOBr 应具有最好光催化活性,但实验结果发现10%Gre-BiOBr 活性最好(图8),这可能是因为当BiOBr 表面存在着大量负载物石墨烯(14%)时,反而又会阻碍催化剂对可见光的吸收作用,使其催化活性有所降低[20].2.5UV-Vis DRS 分析制备得到的10%Gre-BiOBr 和BiOBr 分别为灰色和黄色(图6),表明其对可见光具有不同程度的吸收.因而,采用紫外分光光度计对两种催化剂在963第4期周薇等:石墨烯-溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究图5催化剂的光致发光谱Fig.5Photoluminescence spectra of catalysts200 700nm 范围内的反射吸收光谱进行测定,如图6.根据公式λg =1239.18/Eg 计算10%Gre-BiOBr 的禁带宽度约为2.61eV ,BiOBr 的禁带宽度约为2.75eV ,表明BiOBr 负载石墨烯后能适当地拓宽BiOBr 的可见光吸收范围( 0.14eV ).图6样品UV-Vis DRS 光谱图Fig.6UV-VisDRS diffuse reflectance curve of catalysts2.6BET 分析BET 测试结果显示BiOBr 、10%Gre-BiOBr 的BET 值分别为8.80m 2·g -1和10.50m 2·g -1,表明石墨烯(10%)负载后能明显提高BiOBr 的比表面积( 1.70m 2·g -1),从而有效的增加光催化反应位点,提高其光催化活性.2.7IR光谱分析采用360FT 红外光分光光度计对BiOBr 、10%Gre-BiOBr 进行红外测定,结果如图7.由图可知,在BiOBr 、10%Gre-BiOBr 的谱图中都能发现500cm -1和1300cm -1左右吸收峰,该峰归属于BiOBr中Bi —O 键的伸缩振动[17].而在10%Gre-BiOBr 的谱图中产生的新吸收峰2380cm -1、1560cm-1和1100cm -1分别归属于累积双键(—C =C =C —)的振动、石墨烯的骨架振动[21]、Bi —C 键的伸缩振动[17],揭示了Gre-BiOBr 复合物中石墨烯分子和BiOBr 是以共价键形式存在.图7催化剂的红外光谱分析Fig.7IRspectra analysis ofcatalyst2.8光催化活性研究实验过程和分析2.8.1不同负载量的Gre-BiOBr 复合物对RhB 光催化降解及动力学分析在相同条件下,用不同量的石墨烯制备Gre-BiOBr 复合物降解RhB ,结果如图8所示.在可见光下不同负载量的催化剂都比纯BiOBr 催化降解RhB 的活性要好,这表明石墨烯分子存在对其降解活性起着显著促进作用.在相同条图8不同负载量对RhB 降解反应的影响Fig.8Degradation efficiency of RhB over Gre-BiOBr withdifferent amounts of grapheme after 40minutes[cata ]=0.33mol ·L -1,[RhB ]=1.5ˑ10-5mol ·L -1,pH =6.873分子催化第28卷件下,10%Gre-BiOBr复合物对底物RhB降解速率最快,在降解40min后降解率达到97%,认为10%为最佳负载量.BiOBr、10%Gre-BiOBr复合物在可见光下降解RhB的动力学曲线如图9所示.RhB溶液在可见光照射下光解现象不明显;BiOBr、10%Gre-BiOBr在暗反应条件下对RhB的吸附不大,反应30min后基本上达到吸附平衡;而在可见光(λ≥420nm)的激发下,BiOBr和10%Gre-BiOBr均能对RhB进行降解,BiOBr为催化剂时反应150min后能完全降解RhB溶液,而10%Gre-BiOBr在光照条件下,反应60min后已完全降解了RhB溶液.由此看出,光照和催化剂是RhB发生降解反应所必须的因素,且10%Gre-BiOBr的可见光催化活性要高于BiOBr,光降解RhB反应速率[22](k BiOBr=0.020min-1)约为纯BiOBr(k10%Gre-BiOBr=0.046min-1)的两倍.测定了10%Gre-BiOBr/RhB/Vis、BiOBr/RhB/Vis体系在不同反应时间的吸收光谱的变化(图10),随着降解反应的进行,RhB的特征吸收峰(λ=554nm)不断降低,并出现蓝移,表明RhB的共轭体系随光照时间的延长被逐渐降解.反应一定时间后,RhB在可见光区的吸收已完全消失,脱色率达到100%.图9不同条件下对RhB的光催化降解曲线Fig.9Degradation curves ofRhB in different conditions [cata]=0.33mol·L-1,[RhB]=1.5ˑ10-5mol·L-1,pH=6.8图10光催化降解RhB吸收光谱的变化Fig.10UV-Vis spectra changes ofRhB[cata]=0.33mol·L-1,[RhB]=1.5ˑ10-5mol·L-1,pH=6.82.8.2不同pH条件下10%Gre-BiOBr对RhB光催化降解实验讨论了溶液pH对10%Gre-BiOBr催化降解RhB反应的影响.图11表示的是RhB的降解率达到100%后,降解反应在不同pH条件下的降解速率.随着pH的减小,降解速率逐渐增大,在pH=3时,反应的降解速率达到最大.据文献报道制备的BiOBr催化剂的pH zata值为5.4[4],当溶液的pH<5.4时BiOBr表面带正电,会与RhB阳离子型染料相互排斥,而在底物初始浓度相同,催化剂达到吸附平衡时,实验结果(表1)显示,pH=39时催化剂对RhB的吸附量均较大(19.7%24.1%),表明催化剂对RhB的吸附可能是发生了氢键或配位键等作用的专属吸附为主,与pH关系不大.此外,在酸性条件下,随着溶液中H+浓度的增大,会加速反应O2·-+e+2H+→H2O2的进行[6],在该光催化体系中超氧O2·-起到主要的作用(见图12),使得催化剂对RhB的降解速率加快,因而在pH=3时降解速率达到最大.173第4期周薇等:石墨烯-溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究图11溶液pH对RhB降解反应的影响Fig.11Degradation curves ofRhB in different pH[RhB]=1.5ˑ10-5mol·L-1,[Gre-BiOBr]=0.33g·L-1表1不同pH条件催化剂对RhB的吸附率Table1The adsorption rate forRhB of the photocatalystin different pH conditionspH Adsorption rate[(C0-C t)/C0]ˑ100%335.3%528.6%719.7%924.1%118.0%2.9自由基捕获实验为了验证反应体系中哪一种自由基对于降解反应起主要作用,分别以异丙醇(IPA)为·OH捕获剂,苯醌(BQ)为O2·-捕获剂,EDTA为空穴(h+)捕获剂进行实验.首先对EDTA、BQ做了不同浓度梯度对10%Gre-BiOBr复合物光催化降解RhB的影响,发现随着捕获剂的浓度增加,光催化降解反应速率逐渐降低.后选定[IPA]=5mmol·L-1、[BQ]=0.33mmol·L-1、[EDTA]=0.33mmol·L-1的浓度进行光催化降解,分别以ln(C0/C t)对反应时间t进行拟合求得动力学常数k[22],得到k blank=0.0511min-1、kIPA =0.0321min-1、kEDTA=0.0261min-1、kBQ=0.0056min-1,结果见图12.从图可见加入异丙醇、EDTA和苯醌后催化剂降解速率均变慢,其中对降解的抑制程度分别为苯醌>EDTA>异丙醇,从而证明在该光催化氧化降解反应体系中起主要作用的是超氧O2·-和h+.2.10RhB的降解和深度氧化矿化图13为在可见光照射下10%Gre-BiOBr光催图12自由基捕获实验Fig.12scavenging experiment of free radical[RhB]=1.5ˑ10-5mol·L-1,[Gre-BiOBr]=0.33g·L-1,pH=6.8[IPA]=5m mol·L-1,[BQ]=0.33mmol·L-1,[EDTA]=0.33mmol·L-1图13RhB降解的红外光谱分析Fig.13IRspectra analysis ofRhB during degradation [RhB]=1.5ˑ10-5mol·L-1,[Gre-BiOBr]=0.33g·L-1,pH=6.8化降解RhB在不同反应时间下RhB溶液的红外光谱变化.RhB的特征吸收表征为:1590和885cm-1分别对应RhB芳环的骨架振动及苯环平面弯曲振动峰;1340cm-1、1180cm-1可分别归属于C-CH3和Ar-N伸缩振动峰,1440和1080cm-1可分别归属于苯环(—C=C—)和醚键(—C—O—C—)的伸缩振动(反应0h).随着光催化反应的进行,可知:1590cm-1、1340cm-1、1180cm-1、1080cm-1的峰消失,说明在光催化氧化过程中RhB骨架分子被273分子催化第28卷逐步破坏,而在1640和1630cm -1产生了一个双峰,推测可能生成了酰胺类化合物中羰基(O =C —N )伸缩振动峰,在1380cm -1出现的新峰可能为伯胺类化合物中(C —NH 2)伸缩振动峰[23],这说明在可见光下10%Gre-BiOBr 对RhB 不单是一个简单的脱色过程,而且也是一个深度氧化过程.由TOC (图14)数据分析可知,在反应25h 后,10%Gre-BiOBr 对RhB 矿化率为50.1%,比单纯的BiOBr 对RhB 矿化率要高.图14RhB 降解的TOC 变化Fig.14The TOC removal of RhB[RhB ]=5ˑ105mol ·L -1,[Gre-BiOBr ]=1g ·L -1,pH =6.82.11催化剂对SA 的降解SA 是一种无色的小分子污染物,本身对可见光没有吸收.可见光(λ≥420nm )照射下,测定降解过程中水杨酸浓度的变化,结果见图15.在控制相同温度条件下,SA 不发生光解,而BiOBr 和10%Gre -BiOBr 在可见光下能显著降解SA .反应20h 后,BiOBr 和10%Gre-BiOBr 对水杨酸的降解率分别为70.82%和85.68%,表明10%Gre-BiOBr 在可见光激发下能有效降解小分子污染物,其催化能力大于BiOBr.图15光催化降解SA 的动力学曲线Fig.15Kinetic curves for degradation of SA under visble light [Gre-BiOBr ]=0.4g ·L -1,[SA ]=3ˑ10-4mol ·L -12.12循环反应实验催化剂是否稳定是衡量其研究价值的重要指标,为了验证其稳定性,进行了光催化降解RhB 的循环实验,每个循环反应结束之后加入同等量的RhB 溶液定容到同样体积,吸附平衡后进行下一轮的循环反应.图16是BiOBr 和10%Gre-BiOBr 催化循环实验结果图,催化剂循环使用5次,仍保持着良好的光催化活性,表明负载后10%Gre-BiOBr 稳定性较好,具有研究价值.图16催化反应循环图Fig.16Catalytic recycling in repetitive degradation of RhB [cata ]=0.33g ·L -1,[RhB ]=1.5ˑ10-5mol ·L -1,pH =6.8373第4期周薇等:石墨烯-溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究3结论采用超声-水热法制备了不同负载量的Gre-BiOBr复合物,并探讨了石墨烯对其表面特性及可见光活性的影响.实验发现10%Gre-BiOBr催化剂(质量比)具有最佳可见光催化活性,这是因为在BiOBr表面负载的具有优异导电性的石墨烯,能有效地促进BiOBr表面电子和空穴分离,并一定程度上增大了其比表面积,从而能显著地提高了催化剂对可见光的利用率.参考文献:[1]Hoffmann MR,Martin S T,Choi W Y,et al.Environ-mental applications of semiconductor photocatalysis[J].ChemRev,1995,95:69-96.[2]Zhang Kun(张坤).Master’s dissertion of Shanghai Normal University(上海师范大学硕士论文)[D].2012.[3]Lei Y,Wang G,Guo P,et al.The Ag-BiOBrx I1-xcom-posite photocatalyst:Preparation,characterization andtheir novel pollutants removal property[J].Appl Surf Sci,2013,279:374-379.[4]Fang Y F,Huang Y P,Yang J,et al.The unique ability of BiOBr to decarboxylate 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BiO-Br-Graphene composite[J].Chem-A Europ J,2012,18(45):14359-14366.[18]Li Xin-yu(李新玉),Fang Yan-fen(方艳芬),Xiong Shi-wei(熊世威),et al.Preparation of Fe dopped BiO-Br using different bromine source and visible-light photo-catalytic activity(不同溴源制备铁掺杂BiOBr及其可见光光催化活性研究)[J].J Mol Catal(China)(分子催化),2013,27(6):575-584.[19]Li Xu(李旭),Zhao Wei-feng(赵卫峰),Chen Guo-hua(陈国华).Research progress in preparation andcharacterization of graphenes(石墨烯的制备与表征研究)[J].MaterRev(材料导报),2008,22(8):48-52.[20]Zhang X,Chang X,Gondal M A,et al.Synthesis and photocatalytic activity of graphene/BiOBr compo-sitesunder visible light[J].Appl Surf Sci,2012,258(20):7826-7832.[21]Nethravathi C,Rajamathi M.Chemically modified gra-phene sheets produced by the solvothermal reduction ofcolloidal dispersions of graphite oxide[J].Carbon,2008,46(14):1994-1998.[22]Hu Jin-shan(胡金山),Wang Huan(王欢),Liu Li(刘利),et al.Preparation of highly efficient Ag@AgBr473分子催化第28卷plasmonic photocatalyst and its photocatalytic perform-ance under visible light (高效Ag@AgBr 等离子体光催化剂的制备及可见光活性研究)[J ].J Mol Catal (China )(分子催化),2013,27(5):452-458.[23]Deng A P ,Huang Y P ,Fang Y F ,et al.TiO 2nanotubespreparation and photocatalytic degradation of organic pol-lutants.(TiO 2纳米管的制备及其光催化降解有机污染物[J ].Envir Chem (环境化学),2009,28(2):202-205.[24]Wang L L ,Ma W H ,Huang Y P ,et al.The contrastiveresearch in the photocatalytic activity of BiOBr synthe-tized by different reactants [J ].J Nanomater ,2012,2012:1-9.[25]Li Xin-yu (李新玉),Fang Yan-fen (方艳芬),XiongShi-wei (熊世威),et al .Preparation of bismuth molyb-date composite and improved photocatalytic activity under visible-light irradiation (钼酸铋光催化剂的制备及其光催化活性)[J ].Envir Chem (环境化学),2013,32(009):1611-1618.[26]Deng An-ping (邓安平),Yang Jing (杨静),WangShu-lian (汪淑廉),et al .Preparation of mixed crystal TiO 2nanoparticles and photocatalytic degradation of toxic organic pollutants (混晶纳米TiO 2的制备及其光催化降解有毒有机污染物)[J ].Envir Sci (环境科学),2010,31(012):2965-2972.[27]An Wei-jia (安伟佳),Cui Wen-quan (崔文权),Liu Li(刘利),et al .卤氧化铋光催化剂的复合改性[J ].J Mol Catal (China )(分子催化),2013,27(5):483-492.Preparation of Graphene-BiOBr Composite and the EnhancedPhotocatalytic Activity under Visible-light IrradiationZHOU Wei ,HU Xiao-long ,ZHAO Xiao-rong ,JIA Man-ke ,HUANG Ying-ping ,FANG Yan-fen *(1.Collaborative Innovation Center for Geo-Hazards and Eco-Environment in Three Gorges Area ,Yichang 443002,China ;2.Engineering Research Center of Eco-environment in Three Gorges Reservoir Region ,Ministry ofEducation ,China Three Gorges University ,Yichang 443002,China )Abstract :Graphene-bismuth oxybromide (Gre-BiOBr )composites with different amounts of graphene loading on BiOBr were prepared by ultrasound-hydrothermal method ,named BiOBr ,2%Gre-BiOBr ,6%Gre-BiOBr ,10%Gre-BiOBr and 14%Gre-BiOBr ,respectively.The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD ),scan-ning electron microscopy (SEM ),transmission electron microscopy (TEM ),ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS ),fluorotrophotometer (PL )and Brunauer-Emmett-Teller (BET ).The results showed that the as-prepared catalysts were the diagonal square crystal shape (JCPDS card no :78-0348),and the sheet of them were about 500 1000nm sheets.Compared with pure BiOBr ,the photocatalytic activity of Gre-BiOBr was significantly improved on the degradation of Rhodamine B (RhB )and Salicylicacid (SA )under visible light irradia-tion (λ≥420nm ).The 10%Gre-BiOBr catalyst showed the best photocatalytic activity and the degradation rate ofRhB (k 10%Gre-BiOBr =0.046min -1)was twice than that of pure BiOBr (k BiOBr =0.020min -1).The specific surface area and the band gap (Eg )of 10%Gre-BiOBr catalyst were 10.50m 2·g -1and 2.61eV ( 475nm ).Based on the free radicals captured experiments ,the catalytic mechanism was mainly related to the common oxidation of the super oxygen radical (O 2·-)and holes (h +).The photocatalytic activity of 10%Gre-BiOBr was excellent in the recycle-usage for five times ,so it had good stability.Key words :Gre-BiOBr composite ;recombination ;photocatalysis573第4期周薇等:石墨烯-溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究。

《2024年铋基光催化剂的控制合成及其光催化氧化性能研究》范文

《2024年铋基光催化剂的控制合成及其光催化氧化性能研究》范文

《铋基光催化剂的控制合成及其光催化氧化性能研究》篇一一、引言随着环境问题的日益严重,光催化技术作为一种绿色、高效的污染治理手段,已经引起了广泛的关注。

铋基光催化剂因其独特的电子结构和良好的光催化性能,在光催化领域具有广泛的应用前景。

本文旨在研究铋基光催化剂的控制合成方法,并探讨其光催化氧化性能。

二、铋基光催化剂的控制合成1. 合成方法铋基光催化剂的合成方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等。

本文采用沉淀法,通过控制反应条件,如反应温度、沉淀剂种类及浓度等,实现对铋基光催化剂的合成控制。

2. 合成步骤(1) 准备原料:将铋盐、配体等原料按一定比例混合,加入适量的溶剂中。

(2) 沉淀反应:在一定的温度和搅拌速度下,加入沉淀剂,使铋盐与配体发生沉淀反应。

(3) 洗涤与干燥:将沉淀物进行洗涤,去除杂质,然后在一定温度下进行干燥。

(4) 煅烧处理:将干燥后的样品进行煅烧处理,以获得所需的铋基光催化剂。

3. 合成条件优化通过调整反应温度、沉淀剂种类及浓度等条件,优化铋基光催化剂的合成过程。

采用XRD、SEM等手段对合成产物进行表征,分析其晶体结构、形貌等性质。

三、光催化氧化性能研究1. 实验方法采用光催化氧化实验,以有机污染物为研究对象,考察铋基光催化剂的催化性能。

实验过程中,以紫外光或可见光为光源,加入一定浓度的有机污染物溶液,同时加入适量的铋基光催化剂。

在一定的光照时间后,测定溶液中有机污染物的降解率。

2. 结果与讨论(1) 光催化性能分析:实验结果表明,铋基光催化剂对有机污染物具有良好的光催化氧化性能。

在紫外光或可见光的照射下,有机污染物能够被有效地降解。

(2) 影响因素分析:影响铋基光催化剂催化性能的因素包括催化剂用量、光源类型、光照时间等。

通过实验,我们发现增加催化剂用量、使用紫外光光源以及延长光照时间均能提高有机污染物的降解率。

(3) 稳定性分析:对铋基光催化剂进行多次循环实验,考察其稳定性。

铋系光催化剂的最新研究进展

铋系光催化剂的最新研究进展

铋系光催化剂的最新研究进展王军;伍水生;赵文波;廉培超;王亚明【摘要】铋系光催化剂作为一种新型的催化剂成为了近年来的研究热点.综述了铋系光催化剂包括钨酸铋,钒酸铋,钛酸铋及卤氧化铋的一些最新研究进展,从合成方法,影响因素,反应机理,光催化活性等方面对其进行阐述.并指出了该类型催化剂目前存在的问题和发展前景.【期刊名称】《化工科技》【年(卷),期】2014(022)002【总页数】6页(P74-79)【关键词】铋系光催化剂;钨酸铋;光催化活性;研究进展【作者】王军;伍水生;赵文波;廉培超;王亚明【作者单位】昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TQ426.8环境污染和能源短缺是21世纪人类迫切需要解决的2大问题,光催化反应在室温下利用太阳能作为光源可以直接驱动反应的独特性能,成为了一种理想的环境污染控制技术和清洁能源生产技术。

TiO2具有无毒,催化活性高,抗氧化能力和稳定性强等优点。

但TiO2的禁带较宽为3.2e V,在可见光范围内没有响应,太阳能的利用率较低,激发产生的电子和空穴复合率高,光量子效率<4%。

因此急需开发新的半导体催化剂,使其在可见光范围内有响应,并具有较高的催化活性。

在这种情况下科研工作者研究和开发出了铋系光催化剂并取得了一系列显著成效。

作者将介绍几种常用的铋系光催化剂。

1 光催化原理光催化反应是指利用光能进行物质转化的一种方式,是光与物质之间相互作用的多种方式之一。

光催化剂一般是一些在常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的半导体材料。

半导体一般是由充满电子的低能价带(VB)和空的高能导带(CB)构成,价带和导带之间称为禁带,没有能级存在。

用公式大概可进行估算。

碘氧化铋磁性光催化剂的制备方案设计

碘氧化铋磁性光催化剂的制备方案设计

到最高,比纯相钨酸铋活性提高了2.7倍;朱禹等[2]将钛掺杂在碘氧化铋中得到一种花状BiOI-Ti 仿生复合催化膜,有效地降低光生电子和空穴对的复合机率,从而提高光催化活性。

(2)形貌结构调控对碘氧化铋性能的影响。

形貌结构包括尺寸、形貌特征、比表面积等,碘氧化铋的光催化性能与其形貌结构密切相关。

白杨等[3]通过沉淀法制备了超薄的碘氧化铋材料,增加了其比表面积,光催化效果显著提高。

文彦佳[4]通过调节溶液体系的pH 值,可有效控制产物的形貌,且随着pH 值的增加,禁带宽度随之变宽,比表面积增大;当pH=7时,光催化效果和效率最佳。

(3)反应环境对碘氧化铋性能的影响。

反映环境中的光催化剂用量,反应体系溶液浓度,以及反映环境的pH 值对光催化效率的性能也有较大影响。

赖鑫林等[5]研究光催化剂用量对BiOI/GO 光催化剂可见光光降解甲基橙染料性能的影响表明,随着BiOI/GO 光催化剂添加量的增加,甲基橙染料降解率不断增大但增幅呈现出趋缓的趋势。

付大卫等[6]通过溶剂热法成功制备空心球状的碘氧化铋,在不同的溶液初始pH 值下,利用罗丹明B 和活性蓝KN-R 对碘氧化铋的吸附性能和光催化活性研究。

实验表明,碘氧化铋在pH 值小于4时对罗丹明B 有较强的吸附和降解率,pH=10时对活性蓝KN-R 表现出较强的吸附和降解率。

2 影响钡铁氧体合成的方法及主要影响因素2.1 钡铁氧体合成方法的比较合成钡铁氧体的方法有化学共沉淀法、溶剂热法、自蔓延燃烧法、溶胶凝胶法等。

化学共沉淀法制得钡铁氧体,优点是操作简单,制得的样品粒子磁化强度高,分散性好,大小均匀,原料便宜易取,但产物不容易被过滤、洗涤;溶胶凝胶法工艺过程简单,煅烧温度较低,产物匀度高,缺点是得到产物干燥后会有部分团聚。

水热法直接合成六角片状钡铁氧体,粉体分散性好,纯度高,但不易调控,反应过程无法进行观测。

自蔓延燃烧法合成磁铅石型钡铁氧体,实验时间短,得到的样品颗粒粒径小,活性高,但反应条件不可控,样品易团聚。

五氧化二铌光催化剂的制备及其光催化性能

五氧化二铌光催化剂的制备及其光催化性能

第41卷2024 年 3 月应用化学CHINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY第3期415⁃421五氧化二铌光催化剂的制备及其光催化性能王静*李喜兰郭秀芬(珠海科技学院应用化学与材料学院,珠海 519040)摘要为提升五氧化二铌(Nb2O5)光催化剂在实际应用中的光催化性能,提出五氧化二铌光催化剂的制备及其光催化性能研究。

首先,制备五氧化二铌纳米颗粒、五氧化二铌纳米棒和五氧化二铌纳米线,分别标记为Nb2O5-1、Nb2O5-2和Nb2O5-3,并分别暴露在罗丹明B溶液和亚甲基蓝溶液中。

然后,使用X射线衍射仪对处理前后的样品进行表征,观察其晶体结构和晶体形貌的变化;使用透射电子显微镜对样品进行观察,分析其形貌、尺寸和分散性,以及有机染料的吸附情况;使用光谱仪进行紫外-可见吸收光谱分析,观察有机染料在样品表面的吸附情况和能带结构变化。

最后,通过一定的光源照射并监测有机染料的降解速率等参数,评估样品在不同有机染料环境下的光催化性能。

实验结果表明,Nb2O5-2和Nb2O5-3结晶程度较高且为正交相结构,说明该催化剂具有优越的光催化性能和稳定性; Nb2O5-2和Nb2O5-3表征颗粒较为明显,颗粒之间团聚程度高,纳米晶在高温环境下表现为亚稳相状态,光催化活性较高; Nb2O5-2和Nb2O5-3分别在亚甲基蓝溶液和罗丹明B溶液内时,二者可有效降低溶液的吸光值,Nb2O5-2对亚甲基蓝溶液和罗丹明B溶液的催化降解率最大,光催化作用较强。

关键词五氧化二铌;光催化剂;罗丹明B溶液;亚甲基蓝中图分类号:O614 文献标识码:A 文章编号:1000-0518(2024)03-0415-07光催化剂是制作半导体的关键材料,光催化在当前世界性环境问题和不可再生资源耗竭的大环境下,是一种可行性技术[1],半导体的带隙(E g)对其能级结构影响较大[2-3],对于同一种光催化剂来说,其形貌和晶体形状以及粒径大小在光催化反应过程中表现的光催化活性也不尽相同。

《溴氧化铋(BiOBr)基光催化剂的制备及可见光下降解罗丹明B的研究》范文

《溴氧化铋(BiOBr)基光催化剂的制备及可见光下降解罗丹明B的研究》范文

《溴氧化铋(BiOBr)基光催化剂的制备及可见光下降解罗丹明B的研究》篇一摘要:本文研究了溴氧化铋(BiOBr)基光催化剂的制备工艺,并探讨了其在可见光下对罗丹明B的降解效果。

通过实验优化了光催化剂的制备条件,并详细分析了降解过程中可能发生的化学反应及影响因素。

实验结果表明,所制备的BiOBr基光催化剂具有良好的可见光响应能力和较高的罗丹明B降解效率。

一、引言随着工业化的快速发展,水体污染问题日益严重,其中染料废水是主要污染源之一。

罗丹明B作为一种常见的染料,具有难以生物降解和毒性强等特点,其废水处理成为环境治理的难点。

传统的处理方法如物理吸附、化学氧化等虽有一定效果,但往往存在成本高、效率低或产生二次污染等问题。

因此,研究新型高效的光催化技术,尤其是可见光响应的光催化剂,对于处理染料废水具有重要意义。

溴氧化铋(BiOBr)作为一种新型的光催化剂,因其良好的可见光响应能力和较高的光催化活性,成为当前研究的热点。

二、BiOBr基光催化剂的制备本实验采用共沉淀法制备BiOBr基光催化剂。

首先,将适量的铋盐和溴盐溶液混合,在搅拌条件下加入沉淀剂,控制pH值,使铋离子与溴离子反应生成BiOBr沉淀。

然后通过离心、洗涤、干燥等步骤得到BiOBr前驱体。

最后在一定的温度下进行煅烧,得到BiOBr基光催化剂。

三、可见光下降解罗丹明B的实验将制备得到的BiOBr基光催化剂置于可见光反应器中,加入一定浓度的罗丹明B溶液。

在可见光的照射下,光催化剂表面发生光催化反应,降解罗丹明B。

通过定时取样,利用紫外-可见光谱仪测定罗丹明B的浓度变化,计算其降解率。

四、结果与分析1. 制备条件对BiOBr基光催化剂性能的影响通过单因素变量法,研究了沉淀剂种类、pH值、煅烧温度等制备条件对BiOBr基光催化剂性能的影响。

实验结果表明,适当的沉淀剂种类和pH值能够提高BiOBr的结晶度和比表面积,而煅烧温度则影响光催化剂的晶相结构和光吸收性能。

W18O49

W18O49

溶解在 50 mL 正丙醇溶液中ꎬ磁力搅拌到 WCl6 的粉
末全部消失ꎬ此时观察到溶液呈现黄绿色ꎮ 将前驱
体溶液移入 100 mL 聚四氟乙烯内衬的反应釜中ꎬ在
加热炉中 180℃ 反应 24h 后移出炉外冷却至室温ꎬ将
冷却好的样品从 100 ml 聚四氟乙烯内衬的反应釜中
移入到离心管内加入去离子水洗三次ꎬ然后将离心
MI Shixinꎬ MU Hongxuꎬ YANG Lujuanꎬ WANG Jianhaoꎬ WU Pengweiꎬ
ZHANG Xianhuaꎬ LIU Ziweiꎬ ZHUNG Yanli
( Harbin University of Science &Technologyꎬ School of Materials Science and Chemical Engineeringꎬ Harbin 150080ꎬ China)
有全光谱响应的 W18 O49 / BiOI 复合材料ꎬ探讨复合
材料的光催化性能ꎮ
题的半导体光催化技术受到了高度的重视ꎬ期待完
1 实 验
和 K Honda [1] 提出纯的 TiO2 材料在日光照射条件下
1 1 W18 O49 / BiOI 复合催化剂的制备
成高效率治理污水的效果ꎮ 自 1972 年ꎬA Fujishima
第 28 卷 第 1 期
2023 年 2 月
哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
JOURNAL OF HARBIN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
W18 O49 / BiOI 复合光催化剂的制备及性能研究
Vol 28 No 1
Feb 2023
的带隙宽度分别约为 1 97eV 和3 06eVꎬ理论上可形成异质结ꎬ有助于加速电子转移速率ꎬ有效降低了电子和空穴

Bi基纳米材料光热催化还原CO2的研究

Bi基纳米材料光热催化还原CO2的研究

Bi基纳米材料光热催化还原CO2的研究Bi基纳米材料光热催化还原CO2的研究导语:随着全球环境问题的日益严重,减少温室气体的排放成为了摆在人们面前的一个重要课题。

CO2是主要的温室气体之一,因此探索一种高效、环保的CO2转化技术具有重要意义。

本文将介绍一种Bi基纳米材料光热催化还原CO2的研究,探讨其在减少CO2排放方面的潜力。

1. 研究背景CO2的排放是当前全球气候变化的主要原因之一。

传统的CO2转化方法通常需要高温和高压下进行,且催化剂稳定性较差,维持高催化性能的成本较高。

因此,开发高效、环保的CO2转化技术势在必行。

2. Bi基纳米材料的特性Bi基纳米材料具有优异的光学和电化学性质,因此在太阳能转化和催化反应中表现出良好的性能。

Bi基纳米材料除了具有高光热转换效率外,还具有稳定性好、丰富的表面活性位点、可控的尺寸和形貌等特点,使其成为催化还原CO2的理想材料。

3. 光热催化还原CO2的机理光热催化还原CO2是指利用太阳能激发催化剂表面的活性位点,将CO2转化为有用的化学品。

Bi基纳米材料利用光热效应吸收太阳能,并将其转化为热能。

这种热能可以在催化剂表面上激发吸附的CO2分子,从而促进CO2的还原反应。

4. Bi基纳米材料的合成与表征目前,有许多方法可以合成Bi基纳米材料,如溶液法、化学气相沉积法、模板法等。

合成后的材料需要经过表征,包括结构、形貌、晶体性质和光学性能的表征。

通过细致的表征,可以了解材料的性能,为探究其催化还原CO2性能提供基础。

5. Bi基纳米材料的光热催化还原CO2性能研究将合成的Bi基纳米材料应用于光热催化还原CO2反应中,可以探究其催化性能。

实验结果显示,Bi基纳米材料具有较高的CO2还原活性和选择性。

此外,材料的形貌和表面活性位点密度对催化性能也有重要影响。

在优化反应条件和催化材料的同时,还研究了可能的反应机理和催化剂表面与CO2的相互作用方式。

6. Bi基纳米材料在CO2转化中的应用前景Bi基纳米材料作为一种新型催化剂,在CO2转化方面具有广阔的应用前景。

bi-mof光催化能带

bi-mof光催化能带

bi-mof光催化能带
Bi-MOF是指具有金属有机框架结构的材料,其中Bi代表材料
中的铋元素。

金属有机框架是由金属离子和有机配体组成的晶体结构,具有高度有序的孔道结构,可用于催化和吸附等应用。

光催化是一种利用光能来促进化学反应的技术,常用于水分解、有机废水处理等领域。

在光催化过程中,材料的能带结构对其光催
化性能起着至关重要的作用。

能带是固体中电子能量的分布,能带结构直接影响材料的光电
性能。

对于光催化材料来说,理想的能带结构应该有足够的光吸收
能力和合适的电子结构,以促进光诱导的化学反应。

Bi-MOF光催化能带的研究主要集中在调控其能带结构,以提高
其光催化活性和稳定性。

研究人员通过合成不同结构的Bi-MOF材料,调控其能带结构,例如调节金属离子的氧化态、选择合适的有机配
体等手段,来实现对其光催化性能的调控。

此外,对Bi-MOF光催化能带的研究还涉及到表征技术的发展,
例如光电子能谱、紫外-可见吸收光谱等手段用于研究材料的能带结
构和光催化性能之间的关系。

总的来说,Bi-MOF光催化能带的研究涉及材料合成、能带结构调控、光催化性能表征等多个方面,其综合影响了材料的光催化性能。

通过深入研究Bi-MOF光催化能带,可以为设计和制备高效的光催化材料提供重要的理论指导和实验基础。

BiOBr基光催化材料的制备与性能研究

BiOBr基光催化材料的制备与性能研究

BiOBr基光催化材料的制备与性能研究BiOBr(碱式溴化铋)基光催化材料是一种具有广泛应用前景的新型功能材料,其在水处理、环境污染治理、光电催化等领域都显示出了优异的性能和应用潜力。

本文将对BiOBr基光催化材料的制备方法和性能进行探讨,并展望其未来的研究方向。

制备方法方面,BiOBr基光催化材料的制备可以通过溶剂热法、水热法、共沉淀法、离子交换法等多种方法进行。

其中,溶剂热法是常用的制备方法之一。

首先,将BiOBr前驱体和溶剂混合,然后进行加热处理,形成BiOBr晶体。

此外,还可以通过调控溶剂种类、反应温度和反应时间等参数,来调整所制备的BiOBr的形貌和结构。

制备的BiOBr样品可以通过多种表征手段进行性能评价。

例如,扫描电子显微镜(SEM)可以观察样品的形貌和粒径分布,X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)可以分析样品的晶体结构和化学组成。

此外,紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱等还可以评估样品的光学性能。

BiOBr基光催化材料的性能研究主要集中在光催化降解有机污染物、光电化学性能和光催化制氢等方面。

在光催化降解有机污染物方面,研究发现BiOBr能够高效去除水中的有机物。

这归功于BiOBr表面的致密结构和丰富的活性位点,能够有效吸附和催化分解有机物。

此外,一些研究还证实了BiOBr的可见光催化活性和稳定性。

光电化学性能方面的研究证明了BiOBr在光电池中的应用潜力。

研究人员制备了BiOBr基光电极,并通过电化学测试评估了其光电化学性能。

结果表明,BiOBr基光电极具有良好的光电转换性能和稳定性,能够有效转化太阳能为电能。

另外,BiOBr还具有一定的光催化制氢性能。

研究人员在BiOBr中引入了钯(Pd)等贵金属催化剂,提高了其光催化制氢的效率。

这对于实现可持续能源的开发和利用具有重要意义。

然而,在BiOBr基光催化材料的研究中还存在一些问题和挑战。

首先,BiOBr的固有带隙较大,吸收可见光的范围有限,因此改善其光吸收性能是一个需要解决的问题。

催化剂BiFeO_3的制备及其光催化性能研究

催化剂BiFeO_3的制备及其光催化性能研究
AB TR S ACT.Sn l-h s Fe o eswe es nh szd vah d o h r l r cs ,b sn e NOa 3 9 2 a e . igep a eBi Oap wd r r y t e ie i y r te ma o e s yu ig F ( p ) . sFer— H O s u c n iNOs 3 5 O sBi eo r e Th h s tu t r ,mir - r h lg ,b n irt n a da s r t n rn e o r ea d B ( ) . H2 a s u c. r ep ae sr cue c omo p oo y o d vb ai n b o pi a g o o o ii l l h v ln t fa— rp rd BFe o e sweec aa tr e y XRD,S M ,F R,UV— s Th eu t fvsbe i twa ee gh o sp e ae i O3p wd r r h rcei d b g z E TI Vi. er s ls s o d ta h F Oap wd r y te ie n te cliain tm p rt r f5 0 we et eo e t h u e tp ae h we h tteBie o e ss n h sz d i h acn t e ea u eo 0 ℃ o r h n s wih t ep rs h s sr cu e h m als iea d wie a g fa s r t n o iil ih . Th tec ig a d b n ig vb ain o e 0 tu tr ,t es l tsz n d rrn eo b o p i fvsbe l t e o g esrthn n e dn ir t fF 一 o b n sidctd t ep e e c ft e o th d a e ru si h eo s iesr cu e Th e rd t n o o a n o d n ia e h r sn eo h ca e r lF 06g o p n t ep rv k t tu t r. e d g a ai fRh d mie B o

铋基光催化剂Bi4MO8X(M=V,Nb,Ta;X=Cl,I)的制备及其对有机污染物的光催化降解

铋基光催化剂Bi4MO8X(M=V,Nb,Ta;X=Cl,I)的制备及其对有机污染物的光催化降解
122晶体结构对于晶体结构与半导体光催化性能的关联性目前最主要的观点是被广为接受的局部结构畸变模型17珈它认为多面体内部产生的畸变场或偶极矩能促使电子空穴对分邢精成等21通过研究了bati02州z12和4系列材料的光催化性能与结构的关系认为堆积率越小材料的晶体结构越开放越有利于光生电子一空穴的传输和分离其光催化性能越好
conservation.development ofvisible-lightinduced photocatalystswith high activityisindispensable
Bi4Nb。n】…O In this work
I pho ocataiysts have been synthesized by solid stale reaetion method and
12 h的反应,甲基橙的去除率为92%。同样条件下,在紫外光条件下照射40min,甲基 橙可以完全被降解。在太阳光条件下.经过7 h的反应,甲基橙的去除率为60%。为了 进一步说明材料的光催化能力咀及排除光敏化效应的影响,我们又考察丁
Bi4t羽o。1‰。08I对双酚A的降解。结果表明,经过16 h的可见光照射,99%的双酚A
被去除,这说明甲基橙的降解丰要是靠材料的光催化作用。通过液相色谱与质谱联甩技 术.我们分析了甲基橙可能的降解产物.并推测其可能的结构。以上结果表明,该系列 材料在利用太阳光降解偶氮染料方面具有潜在的应用价值。
另一系列的村料Bi。V08CI通过水热方法,调节反应液的DH值来合成一系列材料: 材料的物理化学性质通过x射线衍射(XaD),扫描电子显微镜(SEM).紫外可见漫反射 (UV—Vis DRS),X射线光电子能谱分析(XPS),Zeta电位分析仪.BET氮吸比表面积分 析倥来表征;在光催化性质的研究中,用可见光作光源,辟j台成的材料来降解6种常见 的药物,有甲硝唑,阿昔洛韦,盐酸定氧瓶沙星,磺胺,盐酸肾上腺素,利巴韦林。在 这6种药物中.我们选择甲硝唑作为代表物质来详细评价催化剂的光催化降解药物的能

铋基材料的发展综述总结

铋基材料的发展综述总结

环境友好型铋基材料的制备及其性能研究1 概述能源危机和环境问题的日益加重已成为影响全人类可持续发展的重要问题。

近年来,可再生与不可再生资源日益枯竭,使得人们不得不高度重视排放物、废弃物的妥善处理和循环再生,减少不可再生资源的消耗和环境的污染,同时寻求绿色环保、可持续发展的新能源就逐渐受到世界各国的广泛关注。

光催化实际上是光催化剂在某些波长光子能量的驱动下,体内的空穴电子对分离,后又引发了一系列氧化还原反应的过程。

光催化氧化技术由于其具有环境友好,能有效去除环境中尤其是废水中的污染物,且能耗少,无二次污染等优点已被慢慢重视起来。

自1972年Fujishima等⑴在《Nature〉报道了TiO?在紫外光照射下可以催化水的分解后,半导体光催化剂一直是广大学者们研究的热点。

光催化被认为是解决能源问题的关键有效方法之一,近年来受到广大研究者的不断探究。

为了充分利用太阳光,人们对光催化材料进行了众多研究:一方面是对TiO2半导体进行改性,另一方面是寻求新型的非TiO2半导体光催化材料。

含铋光催化材料属于非TiO2 半导体光催化材料中的一种,电子结构独特,价带由Bi-6s 和O-2p 轨道杂化而成。

这种独特的结构使其在可见光范围内有较陡峭的吸收边,阴阳离子间的反键作用更有利于空穴的形成与流动,使得光催化反应更容易进行。

本文将对近年来含铋光催化剂的研究进展进行综述。

2 铋类光催化剂的制备2.1 铋氧化物光催化剂铋氧化物是很重要的功能材料,在光电转化、医药制药材料等方面有着很广泛的运用。

其中,纯相还具有折射率高、能量带隙低和电导率高的特点。

Bi2O3有单斜、四方、体立方和面立方四种结构,只有单斜结构室温下可稳定存在,其他结构在室温下均会转变成单斜结构。

化学沉积法、声化学方法、溶胶-凝胶法、微波加热法等都是制备纳米Bi2O3的方法。

产品的形态也可根据方法不同而不同,如颗粒状、薄膜状、纤维状等。

Wang等⑵利用沉积法合成钙铋酸盐(CaBi6O io/Bi2O3)复合光催化剂,在可见光下(波长大于420nm)降解亚甲基蓝,催化效果显著。

《2024年基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究》范文

《2024年基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究》范文

《基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究》篇一基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重,光催化技术作为一种绿色、环保的能源转换和污染治理技术,受到了广泛关注。

其中,光催化剂是光催化技术的核心组成部分。

近年来,Bi2WO6和Bi2O2CO3因其优异的光催化性能和环保特性,被广泛应用于光催化领域。

本文以制备基于异质结的Bi2WO6/Bi2O2CO3光催化剂为主要研究对象,对其制备方法及性能进行深入研究。

二、文献综述光催化剂的制备方法和性能研究一直是光催化领域的热点。

Bi2WO6和Bi2O2CO3作为两种具有优异光催化性能的材料,其复合应用更是备受关注。

异质结光催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等。

其中,溶胶-凝胶法因其操作简便、反应条件温和等优点,被广泛应用于光催化剂的制备。

异质结光催化剂的优点在于能够提高光生电子和空穴的分离效率,从而提高光催化性能。

Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂的制备及其性能研究已成为当前研究的热点。

然而,关于其制备过程中各参数对光催化性能的影响以及实际应用的报道仍需进一步深入。

三、实验方法本文采用溶胶-凝胶法制备Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂。

具体步骤如下:1. 制备Bi2WO6前驱体溶液;2. 制备Bi2O2CO3前驱体溶液;3. 将两种前驱体溶液按照一定比例混合,进行溶胶-凝胶反应;4. 将得到的凝胶进行干燥、煅烧,得到Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂。

在实验过程中,我们研究了不同比例、不同煅烧温度等因素对光催化剂性能的影响。

四、结果与讨论1. 催化剂表征通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂进行表征。

结果表明,随着Bi2O2CO3含量的增加,催化剂的晶体结构发生变化,形成了良好的异质结结构。

一种形貌和缺陷可控的用于降解全氟化合物的氟氧化铋光催化材料的制备方法

一种形貌和缺陷可控的用于降解全氟化合物的氟氧化铋光催化材料的制备方法

一种形貌和缺陷可控的用于降解全氟化合物的氟氧化铋光催化
材料的制备方法
制备一种形貌和缺陷可控的用于降解全氟化合物的氟氧化铋光催化材料的方法如下:
1. 准备氟氧化铋前体材料:测量所需的氟氧化铋前体材料的量,并将其放置在一个干净的容器中。

2. 形貌控制:根据所需的形貌,选择合适的形貌调节剂,将其适量加入到氟氧化铋前体材料中,并充分混合。

形貌调节剂可以是有机化合物、无机盐类或表面活性剂等。

3. 缺陷控制:为了控制材料中的缺陷密度,可以采用适量的缺陷控制剂。

缺陷控制剂可以是硫酸铵、硝酸钠等。

4. 比例调控:根据实验需求,调节形貌和缺陷控制剂的比例。

通过改变比例可以调控材料中的形貌和缺陷密度。

5. 高温处理:将制备好的混合物转移到一个热处理设备中,并进行高温处理。

高温处理的温度和时间可根据实验需求进行控制。

6. 冷却和分离:将经过高温处理的样品冷却至室温,并使用溶剂或其他方法将材料与形貌调节剂和缺陷控制剂分离。

7. 表征和测试:用适当的表征方法,如扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)等技
术对制备好的氟氧化铋光催化材料进行表征和测试。

通过上述步骤,可以制备出一种形貌和缺陷可控的用于降解全氟化合物的氟氧化铋光催化材料。

这种材料具有特定的形貌和控制的缺陷密度,能够有效地降解全氟化合物。

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非化学计量比Bi-O-Br光催化材料的制备及其性能研究
作为一种新型的绿色环保技术,半导体光催化氧化技术在有机物处理及太阳能转化方面表现出了极大的应用前景,被人们广泛的用于水和空气中有机污染物的去除、CO2的捕获以及H2制备等方面。

其中BiOBr半导体光催化剂,由于其独特的开放式层状结构、间接跃迁模式以及优良的光催化活性,在其被发现之时就受到了各国科研工作者们的青睐和关注。

但其活性仍受到一系列诸如太阳光响应能力低、光生电子-空穴对复合率高以及氧化还原能力弱等因素的制约。

从物质本质属性出发,上述制约因素均与催化剂的价带和导带位置有关,而对于Bi-O-Br三元化合物来说其价带主要由Br 4p和O 2p轨道组成,导带主要由Bi6p轨道组成,那么通过调控催化剂中Br、O、Bi三种元素的比值应能起到调控Bi-O-Br三元化合物带隙位置的作用,进而改善催化剂的性能。

因此,寻找一种简单有效的调控方法制备高活性Bi-O-Br光催化剂成为了该领域的研究重点。

为此本文以BiOBr光催化剂为研究目标,首先探究了制备条件对BiOBr微观结构的影响,从中发现了一种常温下
Bi<sub>4</sub>O<sub>5</sub>Br<sub>2</sub>光催化剂的制备方法,并对
Bi<sub>4</sub>O<sub>5</sub>Br<sub>2</sub>的形成机理、物化性质以及能带结构进行了详细的研究;在此基础上探索出一种新的改性方法,实现了对
Bi<sub>4</sub>O<sub>5</sub>Br<sub>2</sub>能带结构的连续调控,得出了催化剂太阳光响应能力、光生电子-空穴对复合率及活性之间的对应关系;此外,为了进一步提高BiOBr催化剂光生电子的还原能力,我们通过调控反应溶剂的组成制得了新型的Z字型BiOBr/Bi<sub>12</sub>O<sub>17</sub>Br<sub>2</sub>光
催化剂;最后结合Bi<sub>4</sub>O<sub>5</sub>Br<sub>2</sub>的形成机理,
通过调控反应条件制得了一系列非化学计量比Bi-O-Br光催化材料,如
Bi<sub>24</sub>O<sub>31</sub>Br<sub>10</sub>、
Bi<sub>24</sub>O<sub>31</sub>Br<sub>10</sub>/Bi<sub>3</sub>O<sub>4</s ub>Br、Bi<sub>3</sub>O<sub>4</sub>Br等,并对其催化性能进行了研究。

主要的研究结果如下:(1)利用BiBr<sub>3</sub>在水、乙醇、乙二醇和异丙醇等溶剂中的水/醇解反应,制得了一系列具有不同形貌和暴露面的BiOBr
类光催化剂,并利用模拟太阳光下甲基橙的降解实验对所制催化剂的活性进行了考察。

结果表明催化剂的活性与物质的结晶度、暴露面及形貌均有很大关系,其中以水为溶剂所制得的催化剂,由于其独特的{102}暴露面和良好的结晶度,表现出了较好的光催化活性和最佳的循环稳定性,经75 min光照射,甲基橙的降解率达到91.3%,且经五次循环实验后,降解率仍维持在90%以上。

此外,通过该实验研究,发现了一种常温下制备非化学计量比Bi-O-Br光催化剂(Bi<sub>4</sub>O<sub>5</sub>Br<sub>2</sub>)的方法,为BiOBr类催化剂能带调控工作奠定了初步基础。

(2)通过BiOBr光催化剂在常温下的重组反应制得了Bi<sub>4</sub>O<sub>5</sub>Br<sub>2</sub>光催化剂,并对该催化剂的形貌、组成、能带结构和光催化活性进行了表征和分析,从中发现
Bi<sub>4</sub>O<sub>5</sub>Br<sub>2</sub>光催化剂带隙较窄,可见光响应能力较高,进而表现出良好的光催化活性和循环稳定性,在120 min可见光照射下,间苯二酚的降解率达到99.6%,经五次循环后活性仍可保持在97%以上。

制备过程中的氨水用量以及水陈化时间均对催化剂的性能起到了重要的作用。

(3)为了进一步探究能带结构对于催化剂光响应能力和光生电子-空穴对复
合率的影响,本文通过碘离子修饰的方法,制得了一系列具有连续可调带隙的碘修饰Bi<sub>4</sub>O<sub>5</sub>Br<sub>2</sub>光催化剂,并对其形貌、组成、能带结构和光催化活性进行了表征。

从中发现随着碘离子含量的增加,催化剂的带隙值逐渐由2.46 e V减小为2.16 e V,在此过程中,催化剂的太阳光响应能力逐渐增强,光催化活性逐渐提高,当催化剂带隙值降至2.30 e V时,催化活性达到最佳,经120 min可见光照射双酚A的降解率达到95%,经30 min可见光照射后NO的去除率达到31%。

(4)为了提高BiOBr光催化剂的还原能力,本文通过调控反应溶剂的组成,以Bi
(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>·5H<sub>2</sub>O和NaBrO<sub>3</sub>为原料制得了Z字型BiOBr/Bi<sub>12</sub>O<sub>17</sub>Br<sub>2</sub>光催化剂,并对其形貌、组成、能带结构和光催化活性进行了表征。

从中发现在光催化反应过程中,BiOBr的导带电子与
Bi<sub>12</sub>O<sub>17</sub>Br<sub>2</sub>的价带空穴复合,而具有更强氧化能力的BiOBr价带空穴和更强还原能力的
Bi<sub>12</sub>O<sub>17</sub>Br<sub>2</sub>导带电子参与了光催化降解反应,从而有效地提高了BiOBr催化剂的还原能力,进而表现出较好的光催化活性,在30 min光照射下,间苯二酚的降解率达到95%,NO的去除率达到57%。

(5)为了丰富非化学计量比Bi-O-Br光催化剂的种类,本文通过Bi(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>·5H<sub>2</sub>O和KBr在乙二醇溶剂中的水热反应,可控制得了BiOBr、Bi<sub>24</sub>O<sub>31</sub>Br<sub>10</sub>、
Bi<sub>24</sub>O<sub>31</sub>Br<sub>10</sub>/Bi<sub>3</sub>O<sub>4</s ub>Br以及Bi<sub>3</sub>O<sub>4</sub>Br等光催化剂,并对其形貌、组成和
光催化活性进行了表征。

从中发现Bi<sub>24</sub>O<sub>31</sub>Br<sub>10</sub>和
Bi<sub>3</sub>O<sub>4</sub>Br的带隙较窄,可见光响应能力较强,表现出良好的光催化活性,经180 min可见光照射,磺胺甲恶唑的降解率分别达到76%和65%,经30 min可见光照射,NO的去除率分别达到26%和20%。

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