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。

新兴的多元铋系光催化剂:结构分类、制备、改性及应用

光催化技术能够利用太阳能实现污染物降解和能源物质合成,被认为是解决环境污染和能源短缺两大难题的极具潜力的方法之一.探索新型光催化剂是推进光催化技术发展的重要途径.铋系光催化剂因具有独特的晶体结构、良好的杂化电子能带结构和多元的化学组成而表现出较好的光催化性能.多种传统铋系光催化剂已被广泛的制备和研究,它们具有不同的光吸收能力以及氧化还原能力,已经在污染物降解、水分解产氧等应用中取得成效.近年来越来越多的新型多元铋系光催化剂被开发,为不同的光催化反应提供了更多催化剂选择.因此有必要对近几年开发的新型铋系光催化材料进行总结,并为铋系光催化材料研究和发展提供一定的参考.本文综述了近十年共60余种新兴多元铋系光催化剂的研究进展,从多个角度进行系统的梳理和总结.首先,对60余种新型铋系光催化材料进行了汇总,并根据晶体结构构型进行了分类,包括Sillén,Sillén-related,Aurivillius,Sillén-Aurivillius以及其他结构类型共5大类,每种材料都具有从原子尺度到宏观尺度的独特结构,因此本文进一步对新型铋系材料的结构性规律进行了总结,主要分为层状铋系化合物和非层状铋系化合物.在此基础上,概括了材料的合成方法,目前多元铋系光催化材料的合成方法主要为水热溶解热法和高温固相法,分别讨论了不同合成方法对不同结构类型材料制备的优势,尤其在获得高性能的光催化剂方面,材料合成方法起到决定性作用.此外,归纳了针对提高新兴多元铋系光催化剂性能的修饰策略.材料改性修饰是目前铋系材料研究的热点,适当的合成方法结合相应的改性修饰可以获得更理想的光催化材料,阐述了形貌调控、特定晶面暴露、异质结构建、极性电场构建等方法对新型铋系材料性能促进的机理,并对各种策略存在的优缺点进行了总结.同时概述了新型多元铋系材料在不同光催化应用领域的进展,包括液体和气体污染物的降解、水裂解生成氢气和氧气、二氧化碳还原、固氮、硫化氢裂解生成氢气、有机合成等,为拓展不同多元铋系光催化剂的应用领域提供参考.最后,本文对新型多元铋系材料目前仍存在的关键问题以及未来的研究趋势进行了展望,希望能为铋系材料的进一步研发提供一定的启发.

铋系光电催化剂降解水中有机污染物的研究进展

光电催化技术通过电场协助光催化,能有效抑制光生载流子复合,提高有机污染物的去除率,具有简便、高效、易操作等优点。光电极材料是光电催化技术的关键,相较于其他传统催化剂,铋系半导体具有独特的层状结构和适宜的禁带宽度,对光的利用率更高。层状结构使铋系材料能在层内诱导内部电场,促进光生电子和空穴分离,加速载流子转移,提升光催化性能。本文介绍了一元铋系化合物、二元铋系化合物、卤氧化铋系化合物和含氧酸型铋系化合物的制备、表征及性能,简述了铋系材料作为光电极材料的优势。综述了其对有机污染物降解的研究,对铋系材料应用于光电催化进行废水处理进行了总结,新型催化剂的开发和如何推进建立催化剂全生命周期内对环境产生的影响评价体系是后续研究的重点方向。

纳米级铋系光催化剂对污染物的降解性能研究进展

铋系半导体光催化剂具有合适的带隙、独特的电子构型和层状结构,在可见光照射下表现出良好的光催化性能,此外制备纳米级粒子可以使铋系光催化降解性能得到很大提升。文章综述了近年来科研工作者普遍研究的铋系光催化剂及纳米级铋系光催化剂在催化降解方面的研究进展,探讨了催化剂粒子的尺寸对其性能的影响,并对该领域存在的问题和发展进行了总结和展望。

尖晶石CuBi_(2)O_(4)和ZnAlBiO_(4)铋系光催化剂的制备及可见光催化降解乙醛废气

通过一种新颖的酯化溶胶凝胶法制备出了CuBi_(2)O_(4)和ZnAlBiO_(4)铋系光催化剂,对负载上述催化剂的蜂窝陶瓷进行了光催化降解乙醛废气实验.制备的铋系光催化剂结晶度良好,原子比例和离子化合价均符合尖晶石型化合物特征;粒径均为纳米-亚微米量级,分散性良好;ZnAlBiO_(4)样品表面存在少量固溶体析出,和反尖晶石型结构,有助于提高其表面积和光催化活性.两种铋系光催化剂禁带宽度均远低于常用TiO_(2)(P25)的3.1 eV,其中ZnAlBiO_(4)为1.2 eV,CuBi_(2)O_(4)为1.5 eV,两者在420—800 nm波段的可见光响应性能良好.负载光催化剂的蜂窝陶瓷对乙醛的暗反应初始吸附效率均约为30%,但负载ZnAlBiO_(4)的蜂窝陶瓷样品光催化净化效率可以达到85%,远高于负载CuBi_(2)O_(4)的样品.两种样品光催化稳定性较高,循环使用6次光催化活性未见明显降低,对乙醛的矿化率均达到了95%以上.以上结果表明,ZnAlBiO_(4)光催化剂净化VOCs性能优异,具有较高的实用价值.

铋系催化剂的形貌及其光催化降解RhB性能的研究进展

铋系光催化剂在可见光下具有良好的光催化性能,铋系催化剂的形貌特征与其催化性能有显著的关联。本文介绍了影响铋系光催化剂形貌的因素,重点分析了不同形貌的铋系催化剂与其光催化降解罗丹明B(RhB)性能的相关性,对未来铋系催化剂形貌的设计提出了合理化建议。

铋系光催化剂的形貌调控与表面改性研究进展

铋系光催化剂是一类重要的可见光光催化剂,但块体铋系化合物的光催化性能并不理想,需进行改性增强。形貌调控和表面改性是增强铋系光催化剂性能的两种有效方法。本文对近年来铋系化合物光催化剂形貌调控和表面改性方面的研究报道进行综述总结,介绍通过超薄纳米片制备、晶面比例调控、分级结构和空心结构构筑、官能团和纳米微粒修饰表面、表面缺陷调控以及表面原位转化形成金属铋和含铋化合物纳米颗粒等方法增强铋系光催化剂性能的研究情况,对各种方法的特点及其在增加光吸收、有效分离和利用光生载流子方面的作用机制进行讨论,并对铋系光催化材料的形貌调控与表面改性的未来发展趋势及所面临的挑战进行分析总结。

石墨烯-铋系氧化物复合光催化材料

当前环境和能源问题越来越突出,以TiO2为代表的半导体光催化剂能够有效利用太阳能,为解决这方面问题提供了可能,其中铋系氧化物具有较高的可见光催化活性,近年来受到广泛关注。石墨烯是2004年发现的一种新型二维碳纳米材料,利用石墨烯优良的导电性能和较高的比表面积使之与铋系氧化物复合,从而提高铋系氧化物的光催化性能,是当前光催化研究领域的热点之一。相较于离子掺杂、半导体复合,它能够避免在铋系氧化物内部形成新的缺陷(光生电子空穴复合中心)。阐述了石墨烯在增强铋系氧化物光催化性能方面的最新研究进展和成果,综述了石墨烯复合对铋系氧化物的影响,即石墨烯的复合会使铋系氧化物吸光性增强,比表面积增加,光生电流增强,且光催化效率与石墨烯负载量之间存在极值关系;分析了石墨烯与铋系氧化物之间的化学键对其光催化性能的影响。最后,从石墨烯-铋系氧化物的制备、化学键合作用等方面展望了其发展趋势。

铋系光催化剂的最新研究进展

铋系光催化剂作为一种新型的催化剂成为了近年来的研究热点。综述了铋系光催化剂包括钨酸铋,钒酸铋,钛酸铋及卤氧化铋的一些最新研究进展,从合成方法,影响因素,反应机理,光催化活性等方面对其进行阐述。并指出了该类型催化剂目前存在的问题和发展前景。

新型锡铋系无铅焊料的开发

在锡铋系焊料中加入微量元素,通过快速冷却制成新的焊料,并对其组织与性能进行了研究。结果表明:添加微量元素具有抑制铋的偏析和形成粗大片状晶体的作用,并能提高锡铋焊料的固溶度,固溶强化提高了焊料的力学性能,使其抗剪强度接近锡铅共晶焊料;快速冷却能明显改善焊料的微观组织,降低熔点,使其焊接性能和力学性能接近或优于传统的锡铅共晶焊料。

铋系2212单相超导前驱粉批量制备工艺

铋系２２１２单相超导前驱粉批量制备工艺华志强李月南郑明辉（北京有色金属研究总院，北京１０００８８）关键词：Ｂｉ２２１２相超导细粉铋系超导体１引言超导粉的研制是超导研究领域中不可缺少的一个组成部分，是获取高性能超导材料的基础。随着超导线材研究逐步由实...

铋系高温超导粉体的制备

首先采用喷雾热分解法制备了铋系超导粉体,然后对得到的粉体进行焙烧处理,焙烧时采用不同的工艺参数,包括温度、保护气体的氧分压等。利用XRD,SEM等分析手段,研究了焙烧后粉体的粒度分布,形貌,相组成及其均匀性等。最后,采用粉末套管法将焙烧后的超导粉体制备成单芯超导带材,在形变热处理后,带材样品获得了超过30A的临界电流。

铋系半导体光催化材料的研究进展

综述了几类常见的铋系半导体光催化材料,铋系半导体粉末、涂层常用的制备工艺方法;介绍了铋系半导体光催化材料的性能增长机制,以及几种特殊的材料结构(花状,微球状等);最后说明了几种常用铋系半导体材料的不同应用,并展望了未来的研究方向和应用领域。

氧化物掺杂对钒磷铋系玻璃性能的影响

本研究制备了以V2O5、P2O5、B2O3为基体,掺杂Na2O、Li2O、CuO、Sb2O3、B2O3为辅助原料的低熔点钒磷铋系玻璃。研究了氧化物的添加对钒磷铋系玻璃的骨架网络结构、特征温度、热膨胀系数和化学稳定性的影响。实验结果表明:CuO的添加使钒磷铋系玻璃特征温度明显下降,而Na2O、Li2O、Sb2O3和B2O3的添加使钒磷铋系玻璃特征温度均有不同程度的上升。添加B2O3能够大幅度降低钒磷铋系玻璃的热膨胀系数。氧化物对钒磷铋系玻璃的耐水性影响程度为:CuO>B2O3>Sb2O3>Na2O>Li2O;耐酸性影响程度为:B2O3>CuO>Sb2O3>Na2O>Li2O;耐碱性的影响程度为:Sb2O3>Na2O>CuO>B2O3≈Li2O。配比为5%Na2O,5%Li2O,3.5%CuO,10%Sb2O3和5%B2O3制得的钒磷铋系玻璃,热膨胀系数更接近于氧化铝陶瓷基板,拥有较高的耐腐蚀性,能够用于电子浆料中。

铋系可见光催化剂研究进展

铋系催化剂作为一种新型的光催化材料成为近年来光催化领域的研究热点,尤其在可见光催化降解污染物方面取得一系列重大研究成果。介绍了Bi_2O_3催化荆、钛酸铋系催化剂、复合型催化剂和固溶体型催化剂的研究动态和主要成果,研究的重点将更多集中在光催化机理的深入研究、新型高效光催化剂的研究和合成以及催化剂的负载技术等方面。

喷雾热解法合成铋系高温超导母粉的工艺研究

研究了用喷雾热解法制备Bi系高温超导体母体粉末的新工艺。将Bi,Pb ,Sr,Ca ,Cu 5种金属的硝酸盐按一定组成配制成前驱体溶液 ,通过喷雾热解的方法得到尺寸为 0 .3 μm的混合氧化物超细粉末 ,然后经过热处理就可得到含 2 2 12超导相的高温超导母体粉末。就喷雾热解过程中的一些操作参数对母粉的影响进行了研究 ,最佳工艺条件为 :热解温度 80 0℃ ,气液流量比为 1.8× 10 3。

多芯铋系超导材料轧制过程中的变形分布研究

塑性变形是铋系超导带材加工的必要手段,多芯超导体在成形过程中的变形分布对成形质量具有重要影响。文章对多芯超导带材在轧制过程中不同加工道次变形横截面的形貌进行处理,给出了超导带材多芯的变形形貌及其变化规律,涉及各超导芯在轧制过程中的轧制方向和横向的应变分布;并结合塑性加工的变形理论对分布规律进行分析。取得的研究结果可以为开展铋系高温超导带材的数值模拟提供实验基础,并为改进超导带材生产工艺、提高带材性能提供重要参考。

铋系超导体熔融织构生长工艺的研究

研究了连续区熔定向凝固工艺对铋系织构生长的影响。结果表明：选择合适的粉末名义配比，在最高熔化温度为880℃、样品移动速度为8mm／h的条件下处理样品，能够制得高度取向的Bi－2212晶体。但通过对该工艺Bi－2223相织构生长过程的研究，发现这种方法不利于2223相织构的生成。

铋系2223相大块材制备工艺探索

我们采用多次研磨-烧结工艺制备了直径φ=45mm,厚度t=4mm的铋系2223相超导块材。多次研磨——烧结有利于改善材料的均匀性,提高致密性,增加2223相的生成量。

铋系高温超导粉体的处理与相组成的控制

对采用喷雾干燥法制备的铋系超导粉体进行焙烧处理,通过改变温度、氧分压、保温时间等工艺参数,对铋系高温超导粉末中的相组成进行控制,制备出相组成不同的超导粉末。采用XRD分析超导粉末的相结构及相组成。本研究的目的是得到相组成不同的超导粉末的制备工艺条件,并对工艺参数进行优化。