分子前驱体煅烧法制备富铋催化剂及在油田废水处理中的应用

采用分子前驱体煅烧法制备卤化氧铋富铋催化剂,制备过程中用光降解罗丹明B实验探索煅烧时间和温度对催化剂活性的影响,从而优选出催化剂最佳制备条件。制备的Bi24O31Cl10、Bi24O31Br10、Bi5O7I光催化剂用X射线衍射仪、环境扫描电子显微镜,紫外可见漫反射分光光度仪以及光电流响应光谱进行表征分析其晶体结构、形貌以及光学性能。通过紫外可见光降解油田含酚废水来评价催化剂的活性,经过5 h的光降解作用后,Bi5O7I催化剂催化降解苯酚和双酚A的降解率分别为82.1%和78.1%。此法为制备富铋卤化氧铋催化剂提供一种新方向。

Ag/BiOX(X=Cl,Br,I)复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能

采用光化学沉积法制备了一系列不同Ag含量的新型Ag/BiOX(X=Cl,Br,I)复合光催化剂,应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱和N2物理吸附等手段对催化剂进行表征,并以420nm<λ<660nm的可见光为光源,评价了该催化剂光催化降解酸性橙II的活性,考察了不同含量的Ag沉积对BiOX样品光催化性能的影响.N2物理吸附测试结果表明,沉积银在一定程度降低了催化剂的比表面积.UV-Vis测试结果表明,Ag能产生表面等离子共振吸收,有效增强BiOCl和BiOBr对可见光的吸收能力.PL测试结果则表明,Ag能显著抑制光生电子(e-)和空穴(h+)的复合.Ag的存在大幅度提高了BiOX对染料的光催化降解活性.当负载Ag的质量分数(w)为1%-2%时,可使BiOCl、BiOBr和BiOI光催化活性分别提高了10、13和2倍.Ag/BiOX复合光催化剂具有更高催化活性的原因是复合光催化剂对可见光有很强的吸收能力,同时产生了银等离子体光催化作用和银抑制了Ag/BiOX(X=Cl,Br,I)的光生电子-空穴的复合.

BiOCl1-xIx及BiOBr1-xIx固体溶液的制备、表征及性能研究

在太阳光照射下,利用半导体光催化去除污染物是最绿色、有效的方法之一,其核心问题是获得高效光催化剂。目前研究最多的光催化剂是TiO 2和ZnO等,但由于其禁带宽度大故不能充分利用太阳光,从而限制了其实际使用。除了对TiO 2等改性以改进其可见光催化活性外,开发其他材料作为光催化剂也是解决的重要途径。铋基化合物半导体由于原材料丰富、种类多、太阳光响应性好及优良的光催化活性而成为重要研究对象。其中卤氧铋系化合物[BiOX, X=Cl, Br, I]由于层状结构特点而具有良好的光催化活性,但单独使用时光催化效率较低。研究表明, BiOX间能通过形成固体溶液(即彼此呈分子分散的固体混合物)进一步改善其光催化降解污染物的能力。本文利用低温湿化学法,以Bi 2O 3为铋源,在醋酸溶液中加入一定比例的KI/KBr或KI/KCl水溶液,室温下反应0.5 h,分别得到片状结构的BiOCl 1- xIx 和BiOBr 1- xIx 固体溶液。 X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)分析结果表明,所合成的BiOCl 1- xIx 和BiOBr 1- xIx 样品结晶性良好,且能在 x =0~1的范围内形成固体溶液。透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)测得所制备的固体溶液呈不规则的薄片状。 X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)测试进一步证明了其表面元素组成及化学状态。紫外-可见漫反射光谱(diffuse reflectance spectroscopy, DRS)分析表明,随着碘元素含量的增加,固体溶液的吸收边界发生红移、禁带宽度减小,故可见光吸收能力增强、产生的载流子数目将增加。在可见光激发下对甲基橙(methyl orange, MO)降解的光催化性能研究表明, BiOCl 0.25 I 0.75 及BiOBr 0.25 I 0.75 拥有最高的光催化活性。循环实验表明, BiOCl 0.25 I 0.75 及BiOBr 0.25 I 0.75 都具有较高稳定性。光催化机理研究发现,这些卤氧铋样品光催化降解MO过程中的活性物种主要为空穴和超氧离子自由基。结合其能带结构,认为固体溶液的形成不但增加了可见光吸收能力,而且调变了其能带结构,相对于BiOI而言,固体溶液的形成降低了价带电位,提高了导带电位,因而增强了光生电子的还原能力及空穴的氧化能力,故催化性能提高。该工作的创新之处在于:采用的固体溶液制备方法,避免了高温水热法或加入表面活性剂等,而且所制备的BiOCl 1- xIx 和BiOBr 1- xIx 固体溶液,尤其是BiOCl 0.25 I 0.75 和BiOBr 0.25 I 0.75 ,在可见光激发下对MO具有良好的降解能力,且催化剂的重复使用及稳定性良好,有望在环境治理中得到应用。