Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂的制备及其光催化性能研究

为进一步提高Bi2 WO6光催化剂的可见光催化性能,采用水热法制备稀土离子Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂,采用X射线衍射( XRD)、X射线荧光光谱( XRF)、傅里叶红外光谱( FT-IR)、场发射扫描电镜( FESEM)、紫外-可见漫反射光谱( UV-Vis DRS)等手段对样品进行了表征。考察掺杂Tb3+后样品在可见光下降解罗丹明B( RhB)的光催化性能,研究Tb3+掺杂量对样品光催化性能的影响。结果表明,适当的Tb3+离子对Bi2 WO6的掺杂能提高其光催化活性。当Tb3+的掺杂量为0.5mol%时,光催化效果最好,在90 min内,对初始浓度为10 mg/L的RhB溶液的降解率达98.8%。     

Bi_2MoO_6/g-C_3N_4Z型异质结的合成及其光催化性能的研究

本研究制备了Bi_2MoO_6/g-C_3N_4 Z型异质结光催化剂。通过XRD和紫外-可见漫反射光谱表征来测试样品的晶体结构和光吸收性能等性质。结果表明:掺杂Bi_2MoO_6形成异质结后,g-C_3N_4的禁带宽度变窄,增强了光催化活性。以罗丹明B为目标污染物,在可见光下研究了pH对Bi_2MoO_6/g-C_3N_4的光催化降解性能的影响,研究显示Bi_2MoO_6/g-C_3N_4光催化性能优于g-C_3N_4,在光照1 h内基本可将污染物100%完全降解。最后通过捕获实验验证在光催化过程中起主要作用的是O~-_2·自由基,并推测出可能的光催化机理。     

C/Bi2 MoO6复合材料的合成及其可见光光催化性能研究

采取溶剂热法制备C/Bi_2MoO_6光催化复合材料,通过SEM、XRD和XPS等手段研究催化剂的形貌,晶相结构和元素组成等,并在可见光下进行RhB (罗丹明B, C_(28)H_(31)ClN_2O_3)以及BPA (双酚A,(CH_3)_2C(C_6H_4OH)_2)的降解试验.当C负载量为5%时,C/Bi_2MoO_6复合材料的光催化降解RhB具有最高的光催化活性,60 min内降解率达到93%,速率常数是纯Bi_2MoO_6的4.6倍.电阻抗和光致发光光谱结果表明,非金属C掺杂后的光催化剂促进了光生载流子的分离,有助于提高光催化性能.该催化剂经过5次循环实验之后,光催化活性损失较小,说明具有较高的稳定性.通过添加牺牲剂捕获不同的活性物质,证明了h~+为主要活性物种,并探索性地提出了相应的光催化机理.     

纳米La_(1-x)Sr_xFeO_3粉体制备及光催化降解亚甲基蓝

以柠檬酸为络合剂,采用溶胶凝胶法合成了不同Sr掺杂量的LaFeO_3粉体,即La_(1-x)Sr_xFeO_3(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)复合氧化物.研究了柠檬酸使用量、溶液的p H值、水浴温度等参数对La_(1-x)Sr_xFeO_3前驱体的溶胶及凝胶质量的影响.同时,以亚甲基蓝水溶液作为目标降解物,研究了Sr的掺杂量、焙烧温度、焙烧时间等因素对La_(1-x)Sr_xFeO_3光催化性能的影响.结果表明,La_(1-x)Sr_xFeO_3前驱体的最佳制备条件为:柠檬酸与金属离子的物质的量比为2∶1、溶液的p H为酸性,水浴温度50℃;且当Sr掺杂量为0.4(摩尔分数)、焙烧温度700℃、焙烧时间2 h条件下制备的粉体具有较好的光催化性能,其降解率高达85.8%.     

TiO2/Bi4V2O11复合光催化剂的制备及光催化性能

目的水热法制备TiO_2/Bi_4V_2O_(11)复合光催化剂并对其催化活性进行研究。方法采用XRD,BET,UV-Vis等表征手段研究催化剂的晶相结构和性能,并通过测试该复合结构对罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的可见光催化降解评估其光催化活性。结果实验结果表明,复合物的光催化效果与纯的Bi_4V_2O_(11)和TiO_2光催化剂相比,TiO_2负载量为50%时,TiO_2/Bi_4V_2O_(11)复合光催化剂降解RhB具有更高的可见光催化活性。结论 TiO_2/Bi_4V_2O_(11)样品光催化性能的提高归因于增大了催化剂的比表面积以及TiO_2与Bi_4V_2O_(11)形成了异质结,从而有效抑制光生电子-空穴对的复合,并根据捕获实验提出了可能的光催化机理。     

Bi_(12)O_(15)Cl_6/g-C_3N_4异质结的制备及其光催化性能

采用湿式浸渍法制备了Bi_(12)O_(15)Cl_6/g-C_3N_4二元Ⅱ型异质结光催化剂,通过XRD、SEM和紫外-可见漫反射光谱表征来测试样品的晶体结构、形貌和光吸收等光化学性质。以四环素为目标污染物,在可见光下研究了掺杂比、投加量和溶液初始质量浓度对Bi_(12)O_(15)Cl_6/g-C_3N_4的光催化降解性能的影响。结果显示,当掺杂比为50%、投加量为1.6 g/L、溶液初始质量浓度为10 mg/L时,在可见光照射150 min内,四环素的去除率为96.43%.最后通过自由基捕获实验验证在光催化作用过程中起主要作用的自由基团是h~+和·O~-_2.     

Mo掺杂C_3N_4的制备及其光降解罗丹明B性能研究

该文以三聚氰胺和乙酰丙酮钼(C10H14MoO6)为前驱体,通过简单的热缩聚法成功地制备出钼(Mo)掺杂石墨氮化碳(g-C_3N_4)催化剂(Mo/g-C_3N_4)。采用X-射线衍射光谱(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)等分析手段对催化剂的结构和光学特性进行表征,并通过可见光催化降解罗丹明B(RhB)实验来研究催化剂的光催化性能。研究结果表明,当Mo掺杂量为0.2%时,Mo/g-C_3N_4呈现出最佳的光催化降解效果,其降解速率为57.6%,是g-C_3N_4的2.5倍。Mo金属的掺杂扩大了g-C_3N_4可见光吸收范围,提高光生电子-空穴的分离效率,有利于光催化活性的提升。该研究对实际中工业有机污染物的治理提供一定的理论指导意义。     

Ce~(4+)掺杂ZnO纳米材料的制备及其光催化性能研究

采用水热法通过构建具有MOFs结构的Ce~(4+)掺杂沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8前驱体,再高温热解制备了Ce/ZnO光催化纳米材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)、比表面积测定(BET)对样品结构进行表征.以罗丹明B(RhB)染料为目标降解物,考察了不同的Ce掺杂量及煅烧温度对Ce/ZnO的结构形貌和光催化性能的影响.实验结果表明,适量Ce掺杂后,Ce/ZnO粒径均一性与分散性更好,且颗粒更小,比表面积增大,可显著提高其光催化活性和光催化稳定性,煅烧温度过高会出现烧结现象促使光催化性能降低. Ce掺杂量为2%(质量分数),煅烧温度为600℃条件下制得的Ce/ZnO光催化性能最佳,对RhB光照降解1 h后降解率超过99%,4次循环催化后降解率仍达97.89%.     

Fe(Ⅲ)团簇表面修饰Bi_2WO_6及其界面电子转移增强催化性能机制

采用水热法制备了分级结构的Bi_2WO_6微球,在此基础上采用回流法将Fe(Ⅲ)沉积在其表面,获得了系列Fe(Ⅲ)修饰的Fe(Ⅲ)/Bi_2WO_6催化材料,采用XRD、UV-Vis-DRS、SEM等测试技术对其组成、形貌和能带结构进行表征分析。以偶氮染料罗丹明B (RhB)为模拟污染物对其活性进行测试。活性测试结果表明,Fe(Ⅲ)表面修饰增强了Bi_2WO_6光催化剂RhB的对吸附对能力,提高了光生电子-空穴的分离能力并有效拓宽了Bi_2WO_6光催化材料对可见光的吸收范围,促进了·OH和·O_2~-的产生,Fe(Ⅲ)/Bi_2WO_6的催化活性比Bi_2WO_6增强了约2. 4倍。     

四(4-磺基苯基)卟啉自组装催化剂的制备及其可见光光催化性能研究

本文以四(4-磺基苯基)卟啉(TPPS)与硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)为原料制备了卟啉自组装催化剂(Zn-TPPS-Zn),利用紫外可见光谱对其进行光化学表征.在可见光下(λ≥420nm)照射下,以光催化降解染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为探针反应,探讨了Zn-TPPS-Zn光催化过程中活化O2对RhB的光催化降解活性.实验表明,RhB光催化降解的最佳条件为:pH 6.89、催化剂投加量0.33g/L.催化剂循环实验表明Zn-TPPS-Zn在可见光下对RhB的降解具有一定的稳定性,但还需进一步改善.通过跟踪测定Zn-TPPS-Zn/RhB/Vis光催化反应体系中氧化物种(H2O2和·OH)相对含量的变化,表明其光催化反应主要涉及羟基自由基(·OH)历程.     

不同树脂负载铁(Ⅲ)活化H_2O_2降解有毒有机污染物

将不同类型树脂(大孔强碱性阴离子交换树脂D201、螯合树脂D401、大孔强酸性苯乙烯阳离子交换树脂D001)负载铁(Ⅲ)作为光催化剂,在可见光(≥420nm)照射下,通过外加H2O2光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB).结果表明,在可见光和pH=6.2条件下,螯合树脂D401负载铁(Ⅲ)光催化剂具有最好的光催化活性.该催化剂对RhB降解的最佳条件为:催化剂用量400mg/L,H2O2浓度7.49×10-4 mol/L.并且,该催化剂在可见光条件下对无色小分子二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,DCP)也具有良好的光催化降解活性,表明其具有可见光催化活性.同时,跟踪测定了螯合树脂D401负载铁(Ⅲ)光催化剂在RhB降解过程中羟基自由基(·OH)的变化,结果表明光催化机理涉及·OH氧化历程.     

铈掺杂Bi_2O_3的制备及光催化性

通过微波水热辅助制备不同铈掺杂的氧化铋光催化剂。利用荧光光谱(PL)、X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫发射光谱(Uv-vis DRS)等对催化剂物相和光谱特性进行了表征。结果表明,适量的铈掺杂能有效抑制Bi_2O_3由四方β相向单斜α相转变,并且能使Bi_2O_3光吸收范围拓展到更宽的可见区。甲基橙的光催化降解实验表明,铈掺杂后的Bi_2O_3具有更好的可见光催化性能,其中铈掺杂质量分数为2%的样品对甲基橙(20 mg/L)的催化效果最好,当添加量为1 g/L,中性环境中光照4 h后甲基橙的降解率可达85%。     

微波辅助法制备Ba~(2+)掺杂BiOBr催化剂及其光催化性能

以硝酸铋、溴化钾和氯化钡为主要原料,采用微波辅助法制备了纯BiOBr和高催化活性的Ba~(2+)掺杂Bi OBr光催化剂,通过XRD、SEM、UV-vis、PL对催化剂样品进行表征.以罗丹明B(RhB)溶液为目标污染物进行光催化降解实验,测试催化剂的光催化活性.结果表明:Ba~(2+)-BiOBr的光催化活性明显优于纯BiOBr,仅需经过55 min就可以将质量浓度为20 mg/L的RhB溶液完全降解.这主要是因为Ba~(2+)的掺杂有效地提高了BiOBr光催化剂中光生电子–空穴的分离效率.经过3次循环降解RhB溶液,Ba~(2+)-BiOBr的光催化活性没有明显降低,证明光催化剂具有很好的稳定性.捕获实验表明,空穴(h+)和超氧自由基(·O_2~-)为光催化过程中最主要的活性物种.     

PEG模板条件下BiOBr的制备及其光催化性能的研究

以表面活性剂聚乙二醇(PEG-6000)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了溴氧化铋(BiOBr-PEG)光催化剂,运用XRD、SEM、BET和DRS对其结构及光化学特性进行了初步表征.在可见光(λ≥420nm)照射下,以有机污染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和无色小分子水杨酸(Salicylic acid,SA)为目标化合物,研究了其光催化降解反应特性.结果表明:BiOBr-PEG具有优越的光催化活性,对RhB和SA都具有较好的降解效果,可见光照射40min和12h后,RhB和SA降解率分别达到98%和41%.同时,BiOBr-PEG催化剂稳定性良好,循环使用5次光催化活性基本稳定.光催化降解过程中涉及·OH和O·-2的氧化机理.     

光谱法研究敏化的TiO2纳米粒子光催化降解罗丹明B的途径

采用sol-gel法制备了纳米氧化钛(TiO2),并用邻苯二甲酸(o-PTA)对TiO2进行敏化修饰,得到了邻苯二甲酸敏化纳米氧化钛(o-PTA/TiO2)催化剂.用傅里叶变化红外光谱(FT-IR)对其进行表征,发现邻苯二甲酸已经成功连接到TiO2的表面,并对其光催化性能进行了研究.以罗丹明B(RhB)为催化降解目标物,采用紫外/可见光谱(UV-Vis)法和荧光光谱(FL)法对催化降解RhB的产物进行研究,结果显示,在可见光下TiO2催化降解RhB时,是直接矿化RhB;同条件下o-PTA/TiO2催化降解RhB时,是分步降解.对两种光催化路径的探究,可以为光催化降解以RhB为代表的一系列染料提供理论基础.研究表明,无论采用紫外/可见光谱法还是采用荧光光谱法对RhB的降解产物进行表征,都可以得到一致的结果,方法简便易操作.     

3DOM-TiO2-x的制备及其光催化降解性能

将模板法制得的三维有序大孔TiO_2(3DOM-TiO_2)置于H_2中还原,得到具有氧空位的3DOM-TiO_(2-x)(x为氧空位值)。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和电化学工作站等对产物的结构和性能进行表征。通过固定床反应器中模拟太阳光催化降解罗丹明B(RhB),对3DOM-TiO_(2-x)的光催化活性进行评价,并对光催化活性提高的原因和反应机制进行分析。结果表明:3DOM-TiO_(2-x)具有较高的光催化活性源于3DOM结构和氧空位的协同作用,3DOM结构通过提高比表面积增加氧空位的生成量,从而增强光催化的活性,同时,3DOM结构有利于光的穿透,提高了光催化效率。·OH、空穴(h~+)和·O~-_2在罗丹明B的降解中均起着重要作用,它们对罗丹明B降解的贡献度由大到小的顺序为·O~-_2、·OH、h~+。3DOM-TiO_(2-x)具有较好的稳定性,采用周期性注入清水清洗的方法可以去除吸附在3DOM-TiO_(2-x)表面上的罗丹明B,以保证反应过程稳定进行。     

La掺杂对SrTiO_3纳米颗粒光催化性能的影响

采用高温固相反应法,向SrTiO_3中掺杂不同含量La制备光催化剂,通过XRD、SEM、UV-Vis等手段对其结构和形貌进行表征,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,研究掺杂不同含量La所制催化剂对RhB的光催化降解能力的影响,从而评价所制催化剂的光催化性能。结果表明,随着掺La含量的增加,所制催化剂的晶体结构从SrTiO_3的立方晶系逐步向La_2Ti_2O_3的单斜晶系转变;La掺杂使得所制催化剂的禁带宽度减小、对紫外光的吸收阈值增大,使其光催化性能得到显著提升;掺La含量越高,所制催化剂的光催化性能越好。     

Fe、Cr共掺杂TiO_2纳米球增强光催化制氢

以钛酸四丁酯、硝酸铁、硝酸铬为原料,采用改进的溶胶-凝胶法制备铁-铬共掺杂的二氧化钛纳米球.对该纳米球进行了结晶结构、形貌和光吸收性质方面的表征,测试了该纳米球在紫外-可见光照射下光催化产氢活性.结果表明,在掺杂总量不变的情况下,铁-铬共掺杂二氧化钛纳米球获得最好的光催化活性(133.6μmol/(g·h)),并且具有优秀的光催化稳定性.     

氢氧根调制氯氧化铋的表面结构及光催化活性

使用NaOH溶液处理BiOCl合成了BiOCl/Bi_2O_3复合材料,并对其光催化性能进行了研究。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见(UV-vis)吸收光谱、阻抗谱(IS)和光致发光(PL)光谱表征样品。以BiOCl/Bi_2O_3复合材料为催化剂,以氙灯为光源,对罗丹明B(RhB)溶液进行了光催化降解试验。研究结果表明:BiOCl/Bi_2O_3复合材料在350～500 nm有较强的吸收能力,其微观形貌由片状结构和棒状结构组成,有较快的电子转移速度和较低的PL强度。当NaOH溶液的浓度为10.00 mol/L时,35/65 Bi OCl/Bi_2O_3复合材料对RhB的降解率在光照50 min后为67.3%。     

三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3的制备及其可见光催化性能

25℃下,以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KI为原料,在乙二醇和水的混合体系中进行磁力搅拌,继而通过NaOH溶液处理获得具有异质结的三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3半导体材料,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等方法对样品进行表征与分析;然后以制备的样品为催化剂,研究其对罗丹明B的可见光催化降解作用.结果表明,添加15mL 2.0mol·L~(-1) NaOH溶液处理所得的Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3-15样品在2h内对罗丹明B的降解率为84.5%,表现出良好的光催化活性.