等离子体处理的Pd/BiOBr光催化剂及其光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KBr为原料,采用水热合成法制备了BiOBr光催化剂.然后将制备好的BiOBr运用低温等离子体技术处理制备了Pd/BiOBr光催化剂.运用N_2-物理吸附脱附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对催化剂的结构和晶型进行了表征,利用光致发光(PL)谱、紫外可见漫反射吸收光谱(Uv-Vis DRS)技术和瞬时光电流谱对催化剂的光电特性进行了测定.并以染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)及无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为底物,在可见光(λ≥420nm)条件下考察了Pd/BiOBr的光催化降解性能,结果表明Pd/BiOBr催化剂较纯BiOBr光催化效果显著提升,在反应11h时对RhB矿化率达到70%.同时分析了BiOBr和Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中活性物种,表明BiOBr在降解过程中主要涉及O_2·~-氧化,Pd/BiOBr对RhB光催化降解过程中超氧和空穴同时起作用.     

Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化降解罗丹明B

为了使g-C_3N_4光生电子和空穴容易复合,改善可见光响应低等缺点,该实验中采用溶胶-凝胶法将g-C_3N_4和α-Fe_2O_3进行复合形成g-C_3N_4异质结光催化剂,再采用光沉积法将Ag沉积在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4上,构建Z型机制Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂材料,改善光生电荷的分离和传输能力及可见光响应,进一步增强其光催化降解污染物活性.最后通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、TEM、紫外-可见漫反射光谱表征光催化剂结构和性能,并以染料罗丹明B溶液模拟废水,研究催化剂的降解动力学特性,通过活性基团捕获实验探究光催化机制.实验结果表明:(1)α-Fe_2O_3和g-C_3N_4复合形成异质结,当α-Fe_2O_3负载量为3%时,α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化性能比纯的g-C_3N_4有了明显的提高,光催化性能降解罗丹明B达到79%.(2)Ag负载在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4,当Ag的负载量为3%时,在可见光下3.5 h能够对罗丹明B达到95%以上的降解.(3)Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4增强的光催化剂性归因于α-Fe_2O_3和g-C_3N_4形成异质结以及Ag加入后形成Z型异质结结构.     

Ho_2O_3/BiOBr复合光催化剂的制备及光催化性能

以氧化钬、溴化钠、五水硝酸铋等试剂作为原材料,选用水热法,制备Ho_2O_3/BiOBr复合光催化剂.通过紫外可见漫反射及红外光谱分析对催化剂进行表征,考察Ho_2O_3与BiOBr的质量投配比、水热反应时间、制备温度及溶液pH等工艺条件对亚甲基蓝溶液降解率的影响.结果表明:Ho_2O_3/BiOBr复合催化剂的能带隙为2.59 eV;当Ho_2O_3与BiOBr的质量投配比为10%、水热反应时间为12 h、制备温度为160℃、亚甲基蓝溶液pH=11、投加量为0.05 g,在500 W氙灯照射下时,80 min后亚甲基蓝溶液降解率达95.6%.经4次的重复使用后,Ho_2O_3/BiOBr复合催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率达到81.3%.     

Bi/BiOBr光催化剂的合成及性能研究

研究溶剂对Bi/BiOBr光催化活性的影响.以硝酸铋、溴化钾为原料,采用一步溶剂热法在不同溶剂条件下制备Bi/BiOBr光催化剂,通过降解模拟污染物罗丹明B评价样品的光催化活性,利用XRD,SEM,BET,DRS等表征手段对样品进行测试.结果表明:当反应溶剂为乙醇时,样品的光催化活性最佳,在7W LED灯照射140min后,对6mg/L罗丹明B溶液的降解率为87.8%.样品具有较高的比表面积和较好的光催化循环稳定性;降解过程中,h~+和·O_2~-是主要的活性物种.     

TiO_2-Pt-BiVO_4复合催化剂制备及降解染料的性能研究

采用液相沉积法、光还原法和金属有机物分解法设计制备了TiO_2-Pt-BiVO_4复合催化剂,并将其用于典型染料罗丹明B(RhB)的降解研究,考察其在模拟太阳光下的光催化活性.通过X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-vis DRS)等仪器对催化剂的晶型、表面形貌、元素组成以及光吸收特性进行分析.通过一系列实验,确定TiO_2-Pt-BiVO_4复合催化剂光催化降解罗丹明B的最佳实验条件为:光还原法沉积Pt使用的氯铂酸浓度为5μmol·L~(-1),BiVO_4涂覆层数为1,罗丹明B初始浓度为5 mg·L~(-1),反应体系pH值为3.此时,TiO_2-Pt-BiVO_4复合催化剂表现出最强的光催化活性,降解效率达到96.3%,动力学常数是纯TiO_2的6.03倍,3次循环利用后降解效率仍可达到90%.本研究可为光催化氧化技术处理染料类废水的实际应用提供基础数据和技术支持.     

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.     

BiOBr/TiO2复合光催化材料的制备及其光催化性能的研究

采用水热法制备了TiO_2、BiOBr、BiOBr/TiO_2复合光催化剂材料,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、红外吸收光谱(FTIR)对其进行表征,并以甲基橙为降解物,进行了光催化性能的研究。结果表明:复合材料BiOBr/TiO_2中BiOBr和TiO_2不同的质量比、水热反应温度、水热反应时间、对BiOBr/TiO_2复合光催化剂的光催化性能都有影响,当BiOBr/TiO_2的质量比为1:1、水热反应温度为160℃、水热反应时间12 h,BiOBr/TiO_2复合光催化剂的光催化活性最佳,甲基橙降解率可达97.19%。     

BiOBr/BiPO_4复合光催化剂的原位合成及光催化性能研究

通过阴离子交换法在BiOBr表面原位生长BiPO_4制备BiOBr/BiPO_4复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)以及瞬态光电流等手段对所得BiOBr/BiPO_4复合光催化剂进行表征,并以甲基橙(MO)为降解目标,在模拟太阳光下评价催化剂的光催化性能。结果显示,在模拟太阳光下,相较于纯的BiOBr和BiPO_4,BiOBr/BiPO_4复合光催化剂表现出优越的光催化降解效率,当BiOBr与BiPO_4摩尔比为9:3时,对MO的降解速率达到最大。复合物的光催化活性提升可能是由于在BiOBr表面原位生成BiPO_4后形成p-n异质结,抑制了光生电子-空穴对的复合,对BiOBr/BiPO_4复合光催化剂中形成的光生载流子的分离起到促进作用。     

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.     

Fe2O3/g-C3N4光催化降解罗丹明B性能研究

为了改善g-C_3N_4比表面积低等缺点,通过高温热聚合法制备了三维(3D)多孔g-C_3N_4,并通过与Fe_2O_3复合得到Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂,提高其可见光响应.Fe_2O_3/g-C_3N_4在g-C_3N_4含量为900 mg、罗丹明B(Rhodamine B,RhB)浓度为20 mg·L~(–1)、H_2O_2为15 mmol时脱色速率最快,30 min可达到100%.同时Fe_2O_3/g-C_3N_4对其他有机物也表现出较好的降解性能,在30 min内对甲基橙(Methyl orange,MO)、四环素(Tetracycline,TC)的降解率分别达到80%和90%.通过活性基团捕获实验探究Fe_2O_3/g-C_3N_4的光催化降解机制,实验结果表明h+和·OH在Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化降解有机物过程中起到主要作用.     

Fe3O4@ZIF-8/CA电极制备及其对罗丹明B废水降解研究

采用水热法制备出Fe_3O_4@ZIF-8核壳催化剂及碳气凝胶(CA)载体,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N_2吸附-脱附曲线等方法对催化剂及载体的性能进行表征,测出材料的形貌、内部结构及比表面积.采用Fe_3O_4@ZIF-8/CA作为电芬顿体系阴极,碳棒作为阳极,探究不同条件下罗丹明B的降解效果.结果表明,降解罗丹明B废水的最适条件是pH为7、电流密度为6 mA·cm~(-2)、催化剂负载量为200 mg、催化剂焙烧温度为750℃,在最适条件下,罗丹明B的降解率在60 min内即可达到95.6%.电极的稳定性测试实验表明,Fe_3O_4@ZIF-8/CA电极具有很好的稳定性,循环使用3次后,罗丹明B的降解率仍可达到91%.采用6 mA·cm~(-2)的最佳降解电流密度对碳气凝胶的H_2O_2产量进行测定,发现最高产量可达到84.14 mg/L,同时在降解过程的溶液中检测到·OH,由此对罗丹明B的降解机理进行了初步探讨.     

马基诺矿(FeS)非均相类Fenton催化活化H_2O_2降解RhB

选用自然界存量丰富的马基诺矿(FeS)作为Fenton试剂,罗丹明B(RhB)为模型污染物,考察了该催化剂的催化活性,利用XRD、SEM对其进行了物相和形貌的表征.利用EPR证明FeS/H_2O_(2 )体系中主要的活性物种为羟基自由基(·OH),利用·OH较高的氧化能力,设计了一个连续流反应循环装置.结果表明:经简单的机械研磨之后,平均粒径约为2μm的不规则块状FeS,能有效地催化活化H_2O_2去除RhB,反应仅15 min,20μmol·L~(-1)的RhB的去除率高达95%以上,H_2O_2的利用率达到88.4%,其中FeS用量为0.5 g·L~(-1),氧化剂H_2O_(2 )浓度为1 mmol·L~(-1 ).该反应体系FeS/H_2O_(2 )的pH适用范围较广(pH 3～9),在相同体系下完全降解同浓度的亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)分别只需要15 min和20 min.当流动系统中液体流速为8.3 mL·min~(-1)时,循环过柱120 min后RhB的去除率达到95%.     

羊毛负载BiOBr的制备与光催化性能研究

以经过物理和化学方法处理的羊毛为载体制备了羊毛负载BiOBr光催化剂,研究了BiOBr负载量对罗丹明B降解性能的影响,同时测定了该光催化剂的稳定性.研究表明,经过预处理的羊毛能与BiOBr通过配位作用相结合,固载稳定,同时配位作用限制了BiOBr粒径的增长,负载的BiOBr平均粒径在30～50 nm左右,为高效催化提供了有利条件.负载量为30%时的光催化剂降解性能最好,90 min时降解率达到98.5%.该催化剂稳定性较高,重复使用5次对罗丹明B的降解率仍达71.5%.羊毛负载BiOBr光催化剂制备简单,载体天然、廉价、无毒,符合绿色化学理念,具有很高的应用价值.     

BiOBr/g-C_3N_4纳米薄片复合光催化剂的制备及性能

用化学剥离法处理石墨相氮化碳制得纳米薄片,在超声条件下与BiOBr复合制备得到BiOBr/g-C_3N_4(CNBi)复合光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)等测试手段对该光催化剂进行了表征和分析;以甲基橙为模拟污染物,评价样品的可见光(λ420nm)催化性能.XRD和TEM结果显示,经浓硫酸处理后g-C_3N_4被剥离为纳米薄片,并且与BiOBr成功复合形成纳米异质结.UV-vis结果显示,CNBi样品的吸收边为425nm(禁带宽度约为2.93eV),介于BiOBr和g-C_3N_4纳米薄片之间.光催化试验结果表明,与单纯的BiOBr和g-C_3N_4纳米薄片相比,CNBi复合光催化剂具有更高的催化活性,BiOBr含量为30%的催化剂在2h内对甲基橙的降解效率接近100%.     

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。     

Fe_3O_4@NiSiO_3催化剂制备及其催化芬顿氧化降解染料性能

通过溶剂热法和溶胶凝胶法制备Fe_3O_4@NiSiO_3纳米催化剂,并利用TEM、XRD、VSM、BET进行表征。构建非均相芬顿氧化体系,由单因素实验得出最佳降解条件为,pH为5.5、催化剂投加量为1.00 g·L~(-1)、H_2O_2投加量为2.5%时,罗丹明B的降解率达95%以上。利用磁性分离催化剂并重复利用5次,罗丹明B降解率无明显降低,证明Fe_3O_4@NiSiO_3纳米催化剂重复利用性能良好。同时,考察了该催化剂对其他4种染料:酸性大红3R、孔雀石绿、甲基橙、亚甲基蓝的催化芬顿氧化降解性能。结果表明,孔雀石绿、罗丹明B、亚甲基蓝的降解率均达95%,但偶氮类染料降解率较低。通过对比实验进一步研究表明,Ni元素对芬顿反应起促进作用。     

上转光剂掺杂钨酸铋复合物的制备及其光催化降解 罗丹明B的研究

采用溶胶-凝胶法制备了上转光剂Er~(3+):Y_3Al_5O_(12),然后采用超声分散法将制备的Er~(3+):Y_3Al_5O_(12)与Bi_2WO_6复合得到光催化剂Er~(3+):Y_3Al_5O_(12)/Bi_2WO_6复合物,利用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对催化剂进行了表征.在(发出可见光的)三基色灯照射下,对罗丹明B的降解效果进行了一系列研究,如Er~(3+):Y_3Al_5O_(12)/Bi_2WO_6的煅烧温度,煅烧时间以及用量,光照强度,光照时间对罗丹明B降解率的影响.同时也考察了Er~(3+):Y_3Al_5O_(12)/Bi_2WO_6催化降解不同染料以及不同染料浓度的催化活性,并与单一的Bi_2WO_6的催化活性进行了对比.实验结果表明,催化剂的量为1.00 g/L,染料的初始浓度为10.00 mg/L,煅烧温度为350℃,煅烧时间为120 min时,对罗丹明B染料的降解效果最佳.     

水热法制备纳米CuFe_2O_4/Ac及其微波高效降解罗丹明B

在Na OH溶液中,以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Cu(NO_3)_2·3H_2O为前驱体,采用水热法制备了负载型的纳米Cu Fe_2O_4/Ac,采用XRD和TEM对所得样品的结构和形貌进行了表征.分别考察了催化剂类型、用量,微波辐射时间、微波辐射功率对Rh B降解效果的影响.结果表明:Cu Fe_2O_4/Ac纳米颗粒能够有效促进罗丹明B(Rh B)的微波降解,对于38.3 mg/L的Rh B,微波辐射时间1 min,微波功率400 W,催化剂Cu Fe_2O_4/Ac用量为0.5 g时,罗丹明B的降解率可达到99%,TOC去除率为89%.     

磁性Fe3O4/In2S3可见光催化剂的制备及其性能

采用简单的油浴法制备出磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂,利用XRD、SEM、FTIR、BET、UV-Vis DRS以及磁滞回线等手段对其进行表征,以可见光(λ≥420 nm)为光源,以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察不同Fe_3O_4/In_2S_3复合比的磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂的催化性能及循环使用性能.结果表明,当物质的量n(Fe_3O_4)与n(In_2S_3)之比为6∶5时制备的磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂具有最好的光催化活性.光照90 min后,罗丹明B的降解率高达96%;磁性Fe_3O_4/In_2S_3可见光催化剂的饱和磁化强度达10.31 A·m2·kg-1,在外加磁场作用下,5 s内可以快速从水相中分离,具有良好的磁分离效果;样品经3次循环使用后其催化活性基本保持不变.     

g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂的制备及性能研究

采用热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4),超声法制备还原氧化石墨烯/石墨相氮化碳(RGO/g-C_3N_4)二元复合光催化剂,再利用共沉淀法在二元复合光催化剂RGO/g-C_3N_4表面负载AgI,制得g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂。运用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis和FTIR等手段对材料进行表征,以罗丹明B(Rh B)作为目标物,用g-C_3N_4/RGO/AgI进行光催化降解实验。结果表明:光照210min后,g-C_3N_4/RGO/AgI光催化剂对Rh B的降解率为96. 52%。相同条件下,RGO/g-C_3N_4和gC_3N_4/AgI对RhB的降解率分别为58. 28%和73. 80%。g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂具有优异的光催化性能。