三维TiO2纳米材料的制备及其光电性能的研究

采用溶剂热法,在环己烷-水体系中通过控制温度,在环己烷-水的液-液界面获得了由一维纳米棒组装而成的3种不同形貌的三维（3D）TiO2纳米材料,并对其组装的染料敏化太阳能电池（DSSC）的光电性能进行了分析。研究结果表明,温度对3DTiO2纳米材料的形貌有很大的影响,在60℃时,一维（1D）纳米棒只是组装成简单的3D球状结构;当温度升高至90℃和120℃时,形貌发生了明显的变化,球状结构转变为花状结构;当温度升高至150℃时,获得了海胆型形貌。由于形貌和粒径的影响,3DTiO2纳米材料对光的吸收能力以及比表面积均有明显地变化,从而导致其组装的DSSC的总光电转换效率差异很大,3D海胆型TiO2纳米材料组装的DSSC的总光电转换效率最大。     

三维海胆状薄水铝石(AlOOH)的合成与表征

在甲醇-水溶液体系中,在无模板剂的情况下,使用无水三氯化铝作为原料,水热合成了由纳米棒自组装成的三维海胆状薄水铝石（AlOOH）超结构.采用XRD、SEM和TEM对其进行了表征,研究结果表明：该海胆超结构是由直径60-80 nm、长度2μm左右的纳米棒自组装而成,形貌规则,分散均匀,其直径为6-8μm,在其形成过程中,定向附着机制起到关键性的作用,推断了纳米棒自组装海胆状超结构的形成机理.     

Bi2WO6光催化剂的制备及在废水处理中的研究现状

近些年,Bi_2WO_6作为一种新型、绿色、安全的光催化剂走进了人们视野,又因其较窄的禁带宽度和类钙钛矿层状结构可有效地提高太阳光利用率而成为研究热点.通过控制催化剂的制备条件以控制其形貌进而改善催化性能是Bi_2WO_6的一个主要研究方向.本文结合Bi_2WO_6几种制备方法,对所制成材料的形貌和降解能力作简要介绍,并对今后的研究前景作出展望,以期Bi_2WO_6在废水中难降解有机物的处理方面有更好的应用和发展.     

Bi_4V_2O_(11)光催化剂的制备及催化性能研究

采用水热法制备光催化剂Bi_4V_2O_(11)并对其光催化降解活性进行研究,通过SEM、XRD、BET等方法来综合分析Bi_4V_2O_(11)的结构、形貌、比表面积.实验结果显示,Bi_4V_2O_(11)在60 min可见光照射下降解Rh B几乎能够降解完全.Bi_4V_2O_(11)较高的光催化活性可能归因于其大的比表面积,窄的带隙和Bi_4V_2O_(11)自身较小的纳米尺寸.还通过捕获实验对Bi_4V_2O_(11)的光催化机理进行研究,并且循环重复使用实验结果说明Bi_4V_2O_(11)降解Rh B具有较强的稳定性.     

硫化铋量子点的制备及其发光性能

Bi_2S_3是环境友好的绿色材料.使用11-巯基十一烷酸作为形貌剂合成发光性能稳定的硫化铋量子点,其最大发射波长位于500 nm处,在空气中保存6个月以上发光性能保持不变.在合成过程中,硫代乙酰胺水解产生的S~(2-)与乙酰丙酮配体的交换机理起到控制硫化铋成核速度的作用,并对Bi_2S_3晶核的形成有定向作用. 11-巯基十一烷酸的巯基S原子与Bi_2S_3量子点表面的Bi~(3+)离子以Bi-S方式形成疏水层,使之能够稳定存在,同时作为长链配体,可防止Bi_2S_3量子点粒子之间发生团聚现象.     

ZnIn2S4/g-C3N4异质结光催化剂的制备及可见光降解甲硝唑的研究

本研究以甲硝唑为污染底物,分析ZnIn_2S_4/g-C_3N_4光催化剂的光催化降解性能、降解动力学和反应催化机理.采用水热和超声相结合的方法将ZnIn_2S_4负载到g-C_3N_4上,通过改变ZnIn_2S_4负载量得到不同ZnIn_2S_4含量的ZnIn_2S_4/g-C_3N_4异质结光催化剂.利用多种表征手段分析样品的结构、组成、形貌和光吸收等.实验结果表明ZnIn_2S_4/g-C_3N_4的结构是分层异质结构,当ZnIn_2S_4负载量为30%时,ZnIn_2S_4/g-C_3N_4催化剂的催化活性最佳,氙灯下2 h对甲硝唑的光催化降解率达到了90%.     

Bi_2Ti_2O_7/TiO_2异质结对盐酸四环素的光催化降解效果评价

采用溶剂热法通过控制溶剂比获得3种不同形貌的Bi_2Ti_2O_7/TiO_2异质结(BT-0、BT-5、BT-10).采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、低温氮气吸附-脱附(BET)、Zeta电位仪和循环伏安实验等对催化剂的晶型结构、形貌和性能进行表征.研究了异质结对盐酸四环素(TC)的吸附和光催化降解性能,考察了溶液的初始p H、盐酸四环素的初始浓度和催化剂投加量对盐酸四环素光催化降解效率的影响.实验结果表明,橄榄球状Bi_2Ti_2O_7/TiO_2异质结具有更大的比表面积和较多孔型,对盐酸四环素的吸附去除率更大.在异质结加入量为0.1 g/L,250 W金卤灯下反应180 min,BT-0、BT-5和BT-10异质结对浓度为0.05 g/L初始pH为8.9的盐酸四环素去除率分别为92.4%、99.8%、97%.异质结对盐酸四环素的光降解反应符合拟一级动力学规律.     

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%。     

海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合高效光催化材料的制备

通过简单的二步水热法制备了一种具有良好光催化特性的海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合光催化材料,通过SEM,TEM,XRD,XPS和UV-Vis DRS等表征方法对材料进行了表征。SEM和TEM结果表明,该材料是以螺旋杆状ZnO纳米棒自组装而成的海胆状ZnO为基体的三元复合物。XPS分析表明,在Ag,g-C_3N_4与ZnO之间形成了双异质结结构。UV-Vis DRS测试表明,所得复合材料与纯海胆状ZnO相比,其吸收带边发生了较大的红移,对可见光吸收增强。氙灯照射下光催化实验结果表明,该材料相较于纯海胆状ZnO,光催化性能显著提高,效率达到97%。最后探究了Ag/g-C_3N_4/ZnO特殊的形貌结构、纳米Ag的局域表面等离子共振效应(LSPR)及g-C_3N_4与ZnO异质结的形成等因素对光催化性能的影响。     

α-Bi_2O_3纳米纤维的制备及其光催化性能研究

采用静电纺丝法制备了α-Bi_2O_3纳米纤维,并研究了煅烧温度对其形貌和光催化活性的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、热重-差热分析(TG-DTA)和N2吸附-脱附等温线(BET)等技术对样品进行了表征。以罗丹明B(RhB)和四环素(Tc)为降解模型,评价了Bi_2O_3纳米纤维材料的光催化性能。结果表明,前驱体复合纤维PVP/Bi(NO3)3在空气氛围下经450℃、500℃和550℃煅烧处理后,其产物Bi_2O_3的晶型均为单斜相α-Bi_2O_3。随着煅烧温度的升高,Bi_2O_3的形貌由直径较细的纤维(～100nm)逐渐变粗(～150nm),最后断裂成球状颗粒。发现经450℃煅烧温度处理得到的α-Bi_2O_3纤维具有最佳的可见光催化活性,在氙灯(150 W)照射下,180min,对RhB和Tc的降解率分别达到98.1%和94.5%。     

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.     

花状二氧化锡分级结构的可控合成

采用水热法,不选用任何模板剂与生长基底,以Na_2SnO_3·4H_2O为前驱体,乙醇和水的混合溶液为溶剂,合成了花状SnO_2分级结构;研究了前驱液锡源浓度和表面活性剂对花状SnO_2分级结构和形貌的影响.     

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。     

镧掺杂铁酸铋纳米粒子的制备及光催化性能

采用化学共沉淀法制备了镧掺杂铁酸铋纳米粒子(Bi_(1-x)La_xFeO_3,x=0～0.40),研究了掺杂浓度对产物的物相结构、形貌、光学吸收性质、吸附和光催化性能的影响.结果表明:随着掺杂浓度的增加,Bi_(1-x)La_xFeO_3的晶体结构由六方晶系转变为正交晶系,催化剂的粒径逐渐减小,吸收带边缓慢红移;在可见光下,Bi_(1-x)La_xFeO_3光催化降解罗丹明B(RhB)的性能优于纯BiFeO_3,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3的光催化活性最佳,在重复使用5次时,RhB的降解率仍高于85%;抑菌圈实验显示,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3在可见光下对大肠杆菌具有抑菌活性;借助捕获实验证实了光催化过程中的主要活性氧物种是·OH,·O_2~-和h~+.综上,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3有望应用于光催化降解有机染料废水和光催化抑菌中.     

溶剂稳定的钯纳米颗粒自组装体的控制合成

以甲基异丁酮为溶剂,在少量乙二醇和KOH存在下,乙酸钯经微波辐照加热60 s可以得到溶剂稳定的海胆状Pd纳米颗粒自组装体,颗粒平均粒径较小,大小均匀,分散性好.产物用透射电子显微镜(TEM),X-射线光电子能谱(XPS)和X-射线粉末衍射(XRD)进行了表征.     

Bi2O3/电气石复合催化剂的制备及其光催化性能

以电气石为载体,采用化学沉淀法制备Bi_2O_3/电气石复合光催化材料。通过XRD、SEM、UV-Vis等方法对制备的复合型催化剂进行了表征,并在可见光照射下对催化剂的光催化活性进行了测试。结果表明:复合型催化剂扩展其光响应范围,且复合后的Bi_2O_3比纯的Bi_2O_3比表面积更大,在处理酸性红B实验中表现出良好的可见光催化活性。实验发现复合物含5%电气石的制备比例就可以显著提升Bi_2O_3降解有机物活性,60 min时降解率达到97.32%,明显优于单纯Bi_2O_389.77%降解率,提高了光催化剂的降解效率。     

BiOCl负载纳米Bi2MoO6的制备及光催化性能研究

Bi_2MoO_6是一种利用可见光辐照的n型窄禁带半导体,是一种很好的光催化剂,BiOCl是一种具有良好催化活性的铋系卤氧化物,在本探究实验中,以Bi(NO_3)_3·5H_2O、Na_2MoO_4·2H_2O、SnCl_2为原料,通过水热法制备不同BiOCl负载量的BiOCl/Bi_2MoO_6.在可见光下照射污染物RhB,研究光催化降解的反应机理,并探究不同BiOCl负载量的催化剂对光催化降解的影响.其中最优负载量的BiOCl/Bi_2MoO_6催化剂在可见光照射80 min时,对罗丹明B的降解率达到88.1%,而纯Bi_2MoO_6在相同条件下降解率仅为48.7%.通过XRD、SEM、BET及循环实验,对复合物的形貌、晶体尺寸、比表面积进行研究,实验证明,BiOCl负载Bi_2MoO_6复合物的光催化降解活性相比于纯的Bi_2MoO_6有很大的提高.根据自由基捕获实验,证明空穴是主要的活性物质,由捕获实验的结果,提出BiOCl负载Bi_2MoO_6二元复合物可能存在的降解机理.     

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。     

对称三嵌段共聚物ABA在软受限条件下的自组装行为

为了探究对称三嵌段共聚物ABA在不良溶剂中的自组装行为,采用模拟退火方法研究了共聚物的体积分数、共聚物与溶剂的相互作用以及溶液的浓度对自组装聚合体结构的影响.模拟结果表明:嵌段共聚物的体积分数以及共聚物与溶剂的相互作用共同决定了聚合体的形貌.当嵌段共聚物处于中性或弱选择性溶剂中时,对聚合体的形貌起主导作用的是嵌段共聚物的体积分数;当嵌段共聚物处于强选择性溶剂中时,嵌段共聚物与溶剂的相互作用决定了聚合体的形貌.当溶剂对共聚物的选择性足够强时,在特定的溶液浓度下,聚合体具有单螺旋状、双螺旋状和堆叠圆环状等多个简并结构.随着溶液浓度的增加,聚合体的外部形貌由椭球状过渡到近球状,内部结构的变化顺序依次为圆盘结构、螺旋结构和多重简并结构.     

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.