超薄铋系光催化剂的研究进展

综述了近些年来超薄铋系材料在光催化领域的最新研究进展,包括有机污染物的光降解、光解水制氢、二氧化碳还原等方面。铋系材料是一类禁带宽度适中、成本低廉、无毒无害的光催化剂,其带隙可调性与形貌可调性为实现超薄结构下良好的光催化性能提供了基础条件,开发具有二维层状结构的可见光响应型光催化剂引起了国内外学者的极大关注。简要介绍了近几年被广泛研究探讨的多种铋系光催化材料,总结了超薄铋系光催化剂的合成改性方法,如超声辅助液相剥离、插层辅助液相剥离、水热/溶剂热、原子层沉积等,并对当前制备超薄铋系光催化剂存在的问题以及未来的潜在应用价值与发展趋势进行了展望。

纳米铁酸铋的制备、改性及光催化应用

铁酸铋具有较窄的禁带宽度、较高的化学稳定性、较好的可见光响应能力等优势,被认为是半导体光催化剂的理想材料之一。然而,铁酸铋作为光催化剂常存在载流子效率低、光生电子-空穴对复合率高等缺陷,实际应用受限。在概述铁酸铋基本性质和光催化机理的基础上,首先详细介绍了铁酸铋的常用制备方法;随后重点阐述了元素掺杂、异质结构建和形貌控制等3种铁酸铋改性策略;最后着重综述了铁酸铋在光催化领域中的应用研究进展,并对今后铁酸铋光催化剂的研究重点和方向做出了展望。

涉锑废物流及锑回收途径现状概述

锑作为一种战略性资源,广泛应用于铅酸蓄电池、塑料阻燃剂、催化剂等工业产品和半导体、红外探测器等领域。中国是世界上最大的锑供应国和消费国,然而随着锑需求的日益增大,锑将逐渐成为最稀缺的金属之一,锑的回收受到广泛关注。从锑的生命周期入手,覆盖从锑矿冶金生产、涉锑产品加工生产利用及含锑废弃物处置等环节,对不同工业环境中锑的去向进行梳理,二次锑生产大部分来自冶金工业残留物及报废的含锑铅酸电池,对冶金工业锑残留物和报废产品中锑的回收技术进行总结和难点分析,含锑产品中锑含量较低、材料混合复杂成为制约含锑报废品回收的主要原因,总结锑生产应用过程中涉及的土壤、空气和水环境污染情况及污染治理回收现状,环境污染治理中锑主要被视为污染源而非资源二次利用的来源,或需开发更多富集、回收的技术来推进研究。

氧化锑(Sb_(2)O_(3))纳米材料的制备及应用现状

综述了近些年Sb_(2)O_(3)纳米材料的制备方法、工艺及其应用的研究进展,并对其未来发展前景进行了展望。目前,Sb_(2)O_(3)纳米材料的制备方法可分为固相法、气相法和液相法三大类,以机械球磨法、低压蒸汽法、等离子法、醇解法、化学还原法和静电纺丝法为典型代表,上述方法兼具高效且稳定等优点,但也存在能耗大、制备过程复杂及力学性能较差等局限性。Sb_(2)O_(3)纳米化后可显著提升其耐磨性、折射率、质子电导率等,可被拓展应用于阻燃剂、传感器及半导体等领域。针对目前Sb_(2)O_(3)纳米材料性能难以显著提升且无法单独使用等问题,其未来发展方向将在现有技术基础上加以研究创新,有望在Sb_(2)O_(3)纳米纤维上获得优异的力学性能,并实现性能显著提升的同时提高其实际应用性。

Fe^(0)改性厌氧颗粒污泥吸附Sb(Ⅴ)效用及其机理

在UASB动态运行下,Fe^(0)改性颗粒污泥对锑的最高去除率可达99.5%,改性污泥各组分对Sb(Ⅴ)的去除率高于未改性污泥,改性污泥中锑的生物质结合位多于未改性颗粒污泥。除锑后的改性污泥表面出现了大量颗粒状物体;多糖与蛋白质在改性污泥吸附锑时的作用效果相当;改性污泥吸附Sb(Ⅴ)后,出现了FeSb_(2)O_(4)、FeOOH、Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4),反映出Sb(V)与污泥中的铁离子络合形成铁锑共沉物;吸附锑后,改性污泥的Fe2p峰的结合能从711.044 eV与724.642 eV变为711.105 eV与724.703 eV,说明Fe^(0)改性颗粒污泥中的氢氧根被Sb取代,并与O-Fe结合,形成了Fe-O-Sb配位化合物,沉积于颗粒污泥表面,达到除锑效果。

六氟锑酸钠粉体的制备及其晶粒定向生长研究

以锑酸钠,NaF,H_(2)O_(2),HF为原料制备NaSbF_(6)粉体,采用模板晶粒生长技术将NaSbF_(6)粉体烧结而得的晶粒作为模板进行晶粒定向生长培养,并对粉体转化为晶粒的程度、晶粒的形貌特征和粒径进行了研究。结果表明:适量使用黏结剂有助于小晶粒的长大,且晶粒粒径均一,平均晶间距为0.572 nm,晶粒定向生长的实验结果比较满意;粉体烧结为晶体的适宜温度为400℃;晶粒的定向生长有助于NaSbF_(6)光催化降解亚甲基蓝溶液效果的提升。

含铋的辐射防护材料研究进展

按照铋在复合材料中的不同形态进行分类,阐述了包括铋金属、铋氧化物、卤化铋、钨酸铋/硼酸铋/钛酸铋、有机铋等用作辐射防护材料的研究进展,介绍了不同形态铋复合材料的制备和应用,总结了铋对X射线和γ射线的防护性能,以期为后续开发新型含铋的复合材料提供便利条件。

钨酸铋基光催化剂的制备及其降解水中有机污染物的研究进展

综述了近年来半导体光催化氧化技术处理废水中难降解有机污染物技术领域的发展现状、制备高效光催化剂的研究进展以及通过金属氧化物半导体复合形成异质结以显著提升光催化剂性能的研究趋势,从理论基础和应用实践方面对钨酸铋基光催化剂进行了总结和展望。Bi 2WO6作为常用的光催化材料,因其具有窄禁带、易制备、对可见光响应、且无毒性等特点而成为光催化处理水中污染物研究的热点。在今后的研究工作中,应鼓励在探索成本更低的制备材料、可大规模生产的制备方法以及提高光催化半导体材料的可回收性等方面加深研究。

W_(18)O_(49)/BiOI复合光催化剂的制备及性能研究

以BiOI为前驱体,采用化学沉淀法对W_(18)O_(49)(2%)/BiOI复合材料进行了制备,为了研究该材料的光催化性能,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光分光光度计(PL)对样品进行表征。结果表明,W_(18)O_(49)的引入未改变BiOI的晶型结构,纯BiOI的降解率约为21%,与W18O49复合后材料的降解率约达到98%,复合后材料的降解率显著高于纯物质的降解效率,纯BiOI材料和W_(18)O_(49)的带隙宽度分别约为1.97eV和3.06eV,理论上可形成异质结,有助于加速电子转移速率,有效降低了电子和空穴对的复合,很好的提升材料的光催化活性。

溶剂热法制备CeO_(2)/BiOI复合光催化剂及性能

针对提高单体BiOI的可见光催化降解效率的问题,采用煅烧法在不同温度下制备出了CeO_(2)三维花型结构,然后将CeO_(2)加入到BiOI前驱体溶液中,通过溶剂热法制备出不同复合比例的BiOI/CeO_(2)复合光催化剂。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学等对制备样品进行表征,利用对罗丹明B(RhB)的降解实验评价了不同CeO_(2)煅烧温度、不同复合比例对光催化降解效率的影响,并通过自由基捕获实验对复合材料的光催化机理进行了分析。结果表明,当BiOI与CeO_(2)(煅烧温度为400℃)的质量比为1∶1时,复合材料对RhB的降解率最佳,约为38.1%。相比于BiOI(约为24%)和CeO_(2)(约为23%)其降解率有了一定的提高。这可能归因于两种材料复合后在界面处形成的异质结结构有效地抑制了光生电子-空穴的复合速率,实现了光催化性能的提高。

稳定剂NH_4H_2PO_4用于胶体Sb_2O_5阻燃剂的制备及稳定作用研究

采用NH4 H2 PO4 为稳定剂 ,以H2 O2 为氧化剂 ,将Sb2 O3 氧化 ,制得胶体Sb2 O5。通过正交实验法优选出最佳制备工艺条件为 :n(H2 O2 ) /n(Sb2 O3 ) =3,m (H2 O) /m(Sb2 O3 ) =3～ 4,m(NH4 H2 PO4 ) /m(Sb2 O3 ) =0 0 5 ,温度 90℃ ,反应 1 5h。该条件下 ,Sb2 O3 转化率达到 98%,制得胶体中w(Sb2 O5) =2 1%,透光率 90 %,胶粒平均粒径为 84nm左右。实验结果表明 :采用NH4 H2 PO4 作为稳定剂 ,可使Sb2 O5粒子稳定存在 1a以上而不发生聚沉。

胶体五氧化二锑的制备及性质

以H3PO4作为稳定剂,经双氧水氧化法制备胶体Sb2O5,对影响胶粒大小与分布的因素以及胶粒的荷电性、物相组成、光吸收特性、热稳定性进行了研究.结果表明,在 95 ℃、n(H3PO4)/n(Sb)=0.1～0.3、n(H2O2)/n(Sb2O3)＞2.0条件下,制备出胶粒粒径30 nm左右的高度分散的胶体Sb2O5,胶粒表面带负电,等电点从pH=1.85向更酸性范围移动,在2＜pH＜7,│ζ│均高于30 mV.胶态干粉是立方晶Sb2O5·4H2O,但衍射峰弥散宽化,并且胶体的紫外-可见光吸收表现出明显的蓝移规律,最大吸收峰从540 nm移至236 nm左右.TG-DTA分析也表明,胶态干粉的组成是Sb2O5·4H2O,且在500 ℃以下只发生了脱水反应.

铋蒸气氧化法制备氧化铋纳米粉体的研究

用金属蒸气氧化法制备纳米氧化锌已较成熟,但用此方法制备氧化铋时,由于熔体优先氧化,致使无法得到氧化铋粉体。在1 140℃以下,通过加入助剂,使铋固体蒸发、气相氧化,制备了氧化铋粉体。用XRD对所得粉体进行了物相分析,粉体为纯-βBi2O3。晶粒平均大小通过测定X-衍射线变宽效应,利用谢乐尔公式进行计算得平均粒径为33.7nm。用SEM对粉体的形貌进行了观察:粉体为球形,大小均匀。助剂对铋蒸发过程的影响实验表明:助剂的加入能使蒸发速度明显加快。

三聚氰胺磷酸盐的制备及其在膨胀型防火涂层中的应用

以磷酸二氢铵、焦磷酸钠、三聚氰胺及盐酸为原料,制备了三聚氰胺正磷酸盐和三聚氰胺焦磷酸盐.热重分析实验发现,三聚氰胺磷酸盐具有较高的热稳定性,在700℃时残余物量较高,热稳定性高于聚磷酸铵.在膨胀型防火涂料中应用结果表明,三聚氰胺焦磷酸盐和三聚氰胺正磷酸盐能明显改善防火涂层的隔热性能.

胶体五氧化二锑胶粒大小与分布的影响因素及其稳定性

选择3种有机物作为稳定剂,采用双氧水回流氧化法制备胶体五氧化二锑,探讨了影响胶体粒子大小及分布的主要因素,并从Zeta电位的观点研究了胶体的稳定性。结果表明:稳定剂的种类及用量、反应温度、双氧水的用量及加入方式、反应物的固液比是影响胶体粒子大小及分布的主要因素。2号稳定剂的吸附作用、静电斥力作用及空间位阻效应导致胶体能稳定存放1a以上,等电点从pH=1.85向更酸性区移动,Zeta电位从-30mV变为-60mV。

锂、铝醇盐的电合成及其凝胶工艺

向 0 .0 35 mol/L Bu4NBr的乙醇溶液中加入 0 .1 8g锂片 ,然后采用金属阳极溶解法控制电流为 0 .2 A电解铝片 6h,同时间断滴入 1 m L乙酰丙酮 ,制得纳米粉体 Li Al O2 的前驱体Li Al( OEt) ( 4 -n) ( acac) n( acac为乙酰丙酮基 )。产物通过傅里叶变换红外光谱 ( FT- IR)、X射线衍射 ( XRD)、电子透射显微镜 ( TEM)进行表征。结果表明 ,电解温度为 5 0℃、导电盐 Bu4NBr浓度为 0 .0 35 mol/L时 ,电流效率达到 90 %以上 ;在温度为 40℃ ,产物浓度为 0 .30 mol/L,p H9.0时进行水解 ,产率可达 94.8% ;干凝胶粒径在 Φ2 0～ 30 nm之间。

SPS制备纳米晶Bi_(0.75)Er_(0.25)O_(1.5)固体电解质

以分析纯Bi2O3和Er2O3为原料,采用反向滴定共沉淀法合成Bi和Er的氢氧化物前驱体,并对共沉淀的pH值条件进行了分析。将该前驱体在500℃焙烧3h后得到Bi0.75Er0.25O1.5的纳米粉体,高温XRD结果表明该粉体主要为β相,谢乐公式计算平均晶粒尺寸为10nm,并且随温度升高在650℃转变为δ相。通过热力学计算,确定了SPS下烧结Bi0.75Er0.25O1.5陶瓷适宜的温度和氧分压条件,最后在测试温度为500℃保温1min得到了相对密度达到96%的δ相纳米晶的Bi0.75Er0.25O1.5陶瓷,平均晶粒尺寸为18nm。

Li掺杂α-Bi_(2)O_(3)电子结构和光电性质的 第一性原理研究

α-Bi_(2)O_(3)是一种新型光催化材料,则改善α-Bi_(2)O_(3)在可见光范围内的光吸收率,对其在污水处理和环境治理方面的应用具有重要意义。本文采用第一性原理密度泛函理论对Li掺杂α-Bi_(2)O_(3)的晶体结构、电子结构、光学性质进行了计算研究。结果表明,Li掺杂α-Bi_(2)O_(3)的体系结构较为稳定,有较小的结构变形。本征α-Bi_(2)O_(3)是带隙值为2.85eV的间接带隙半导体,Li掺杂后由于Li 2s态电子的影响,促使价带能级杂化,体系禁带宽度减小为1.131 eV,导带下方出现了杂质能级,便于电子跃迁,降低氧化还原反应所需光子能量,提高光催化效率。Li掺杂使α-Bi_(2)O_(3)对可见光的吸收范围由400.00nm~478.76nm延伸至400.00nm~800.00nm,拓宽了α-Bi_(2)O_(3)的可见光吸收范围,吸收边界发生红移。研究结果阐明了Li掺杂α-Bi_(2)O_(3)光催化性能得到提高的理论原因,为Li掺杂α-Bi_(2)O_(3)在光催化领域中的应用提供了理论基础。

从锑矿石制备三氯化锑的工艺研究

用蒸馏-多级冷凝法从锑矿石制取高纯度三氯化锑。该方法具有设备和工艺简单、能耗低以及产品纯度高等优点。

铋系半导体光催化剂及其应用研究进展

光催化技术是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术,而光催化剂则是该技术的关键,且较之传统的高温、常规催化技术及吸附技术有优越的特性。在目前已研发的各种光催化剂中,Bi系半导体光催化剂是具有可见光响应的光催化剂,在可见光下具有良好的光催化性能。本文综述了国内外对铋系光催化剂及其应用研究新进展,并展望了该系列可见光催化剂发展前景。