Bi2WO6量子点(QDs)修饰Bi2MoO6-xF2x异质结的构筑及其催化活性增强机理

采用简单沉积-沉淀法合成了Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)(BWO/BMO_(6-x)F_(2x))异质结,借助XRD、XPS、TEM、SEM、EDS、UV-Vis-DRS、PC和EIS等测试技术对其组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征,并以模型污染物罗丹明B(Rh B)的光催化降解作为探针反应来评价Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结的光催化活性增强机制。形貌分析表明,所得Bi_2MoO_6微球由大量厚度为20~50 nm的纳米片组成;FE-SEM和HR-TEM分析表明,尺寸约为10 nm的Bi_2WO_6量子点均匀沉积在Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)微球表面,形成新颖的Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结;与纯Bi_2MoO_6或者Bi_2WO_6相比,1∶1Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结表现出更好的光催化活性和光电流性质,其对RhB光催化降解的表观速率常数分别为纯BMO和BWO的6.4和11.6倍。PC和EIS图谱分析表明,Bi_2WO_6量子点表面沉积显著提高Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)光生电子/空穴的分离效率和迁移速率;活性物种捕获实验证明了·O_2^-和h^+是主要的活性物种。根据实验结果,探讨了F-掺杂和Bi_2WO_6量子点之间的协同效应对Bi_2MoO_6的光催化活性的影响机制。

微波液相法一步合成 H3PW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用微波液相法一步合成了固载型H3PW12O40/Bi2WO6光催化剂.通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、表面积及孔隙度(BET)测定、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)和X射线衍射(XRD)对所合成催化剂的结构和性质进行了考察,并以吡啶浓度为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价.结果表明,与传统浸渍固载法相比,微波液相一步法不仅能高效合成H3PW12O40/Bi2WO6光催化剂,且所合成的催化剂能被低能量的光激发.固载H3PW12O40不但能提高Bi2WO6纳米颗粒的表面酸量,还能通过改变Bi2WO6前驱液的酸强度来调控催化剂形貌.在H3PW12O40固载量为15%(质量分数),微波功率为800 W,反应时间为90 min条件下得到的H3PW12O40/Bi2WO6的光催化脱氮活性最高,在催化剂与模拟油质量比为1/300,500 W氙灯光照60 min的最佳光催化反应条件下,模拟油脱氮率达到92.63%.

g-C3N4量子点修饰球形Bi2WO6及其光催化活性增强机制

采用水热法制备三维分级结构Bi2WO6,在此基础上采用浸渍-焙烧法将g-C3N4量子点成功沉积在Bi2WO6的表面,获得Z-型结构g-C3N4/Bi2WO6光催化剂。采用XRD,FE-SEM,TEM,UV-Vis-DRS测试手段对催化材料的组成、形貌和光吸收特性进行表征。以亚甲基蓝(MB)和对硝基苯酚(p-NPh)为模型污染物,考察g-C3N4量子点表面修饰对Bi2WO6光催化活性的影响。结果表明:所得Bi2WO6为三维分级多孔结构,孔尺寸约为10nm,浸渍-焙烧法可将尺寸约5nm的g-C3N4量子点沉积在其二级结构纳米片表面。Z-型结构g-C3N4/Bi2WO6光催化剂的催化活性优于纯Bi2WO6的,且10%g-C3N4/Bi2WO6(质量分数)异质光催化剂对MB的降解表观速率常数(kapp)分别为纯Bi2WO6和g-C3N4的4.5倍和5.8倍,对p-NPh的kapp分别为纯Bi2WO6和g-C3N4的2.6倍和1.6倍。O2·是光催化过程中的主要活性物种。g-C3N4量子点与Bi2WO6形成异质结,有利于拓宽光响应范围的同时有效抑制了Bi2WO6光生电子与空穴的复合,从而提高了催化剂的活性。

TiO2纳米线／Bi2WO6催化剂制备及影响因素探究

为制备具有可见光响应的高效光催化剂,采用水热法制备了点-线型形貌的TiO_2纳米线/Bi_2WO_6复合催化剂,考查了钛源、水热温度、溶剂、复合配比等制备因素对复合催化剂形貌的影响,并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法进行表征.结果表明:采用钛酸丁酯制备的TiO_2纳米线为锐钛矿相且结晶度良好;水热温度为180℃,溶剂为乙二醇,TiO_2纳米线复合配比为50%(质量分数)时所制备的TiO_2纳米线/Bi_2WO_6复合催化剂点-线形貌最优;TiO_2纳米线复合窄带隙半导体Bi_2WO_6明显拓宽了光谱响应范围,复合催化剂的禁带宽度达Eg=2.70 e V.

具有可见光增强芬顿活性的Ⅱ型2D/2D Cu2ZnSnS4/Bi2WO6异质结（英文）

高级氧化工艺(AOPs)是一种处理有机污染物的极具吸引力的技术.大量的前期研究工作集中在通过芬顿反应(Fenton)降解有机污染物.然而,芬顿反应需要在酸性条件下进行,必须在其过程中进行预处理.同时,反应后产生的含铁污泥需要进一步处理以满足排放要求,从而限制了芬顿反应的发展.作为另一种AOPs,光催化技术因反应条件温和、操作简单和选择性好等优点受到广泛关注.研究表明,各种铁基和铜半导体光催化材料形成光-芬顿(Photo-Fenton)系统,可有效解决芬顿反应中高价金属离子/低价金属离子的循环问题.为了充分利用芬顿氧化技术和光催化氧化技术在降解有机污染物方面的各自优势,构建具有宽太阳光谱响应的新型光芬顿催化剂具有重要意义.由于其独特的层状结构和优越的有机物光催化性能,Bi2WO6作为结构最为简单的钙钛矿型层状氧化物,其禁带宽度为2.6-2.8 eV,可响应可见光,已成研究最多的光催化材料之一.研究表明,将Bi2WO6与合适的助催化剂耦合以构建异质结是提高光生载流子分离效率、拓宽Bi2WO6可见光响应范围的一种有效策略.在众多的窄带隙半导体助催化材料中,Cu2ZnSnS4作为一种p-型窄带隙半导体,可以响应可见光甚至近红外光.近年来,已经广泛报道了Cu2ZnSnS4可以作为与其他半导体光催化剂进行结合以提高光催化活性的有效助催化剂.在本文中,新型Cu2ZnSnS4/Bi2WO6(CZTS/BWO)异质结构通过简单的二次溶剂热法构建.异质结的成功形成得到了一系列表征方法的证实,比如XPS和HR-TEM.光催化活性结果表明,制备的CZTS/BWO异质结对有机污染物的降解具有优异的光催化性能,特别是当CZTS相对于异质结中BWO的质量分数为2%时.此外,加入过氧化氢(H2O2)可进一步提高染料和抗生素的降解效率.增强的光催化和光芬顿降解性能主要是由于BWO的引入,其提供了更多的活性位点,扩展了太阳光谱响应范围并加速了Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)的循环.催化剂的催化活性在经过四次循环实验后并没有显著降低.最终我们合理假设了光催化和光-芬顿催化机理.本项研究可为设计新型光-芬顿催化剂提供新的视角,即共同利用光催化活性和芬顿活性进行废水中残留有机物的净化.

Ag/Bi2S3/Bi2WO6复合催化剂合成及光催化性能研究

以硝酸铋、钨酸钠和硫脲为起始原料,采用一步水热法成功合成Bi_2S_3/Bi2WO6光催化剂,采用光还原法在Bi_2S_3/Bi2WO6表面沉积贵金属Ag。采用XRD、XPS、FESEM、TEM和UV-Vis-DRS等手段对Bi_2S_3/Bi2WO6和Ag/Bi_2S_3/Bi2WO6进行表征,并以罗丹明B和苯酚作为模型污染物对其光催化性能进行研究。结果证明,耦合Bi_2S_3可以提高Bi2WO6催化剂的光催化活性,Ag沉积使得其光催化性能进一步提高,且Ag的沉积量与催化剂的活性关系密切,其中5%Ag/Bi_2S_3/Bi2WO6的光催化效果最好。此外,结合活性物种检测和能带结构分析,对Ag/Bi_2S_3/Bi2WO6的光催化活性增强机理进行了分析。

Bi2WO6光催化剂的制备及在废水处理中的研究现状

近些年,Bi2WO6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Bi2WO6的一个主要研究方向.本文结合Bi2WO6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Bi2WO6在废水中难降解有机物的处理方面有更好的应用和发展.

Pt负载暴露(001)晶面Bi2WO6催化剂合成及光催化性能

通过水热法制备了暴露(001)晶面的Bi2WO6纳米片,利用光还原法将Pt纳米颗粒负载于其表面.选择苯甲醇氧化和罗丹明B(RhB)降解为探针反应,评价了催化剂的光催化性能.在苯甲醇氧化实验中,Pt负载暴露001晶面的Bi2WO6样品的苯甲醇转化率为20.7%,约为未负载样品的2倍.在RhB降解实验中,Pt负载样品在光照40min后对RhB的矿化率可达81.1%,而未负载样品RhB矿化率仅为55.8%,表明Pt负载样品具有更优的降解速率和矿化能力.催化剂性能的提升归因于高能晶面暴露和Pt负载的协同作用.Pt纳米颗粒的负载作为助催化剂增加了催化剂表面的活性位点,同时提高了晶面光生电子空穴对的分离和迁移效率.

α-Fe2O3/Bi2WO6复合材料的制备及光催化降解印染废水研究

通过水热法制备Bi2WO6、热分解法制备α-Fe2O3,并利用机械混合的方式获得α-Fe2O3/Bi2WO6复合材料。利用XRD、UV-Vis、BET、SEM、XPS对样品进行表征,相比Bi2WO6,α-Fe2O3/Bi2WO6复合结构在可见光区域的吸收带变宽。在α-Fe2O3/Bi2WO6+H2O2光催化系统中,紫外光照射30 min MO完全降解;模拟太阳光照射60 min MO降解率达到85%,高于单独的Bi2WO6和α-Fe2O3。优良的光催化活性是由于光生电子从α-Fe2O3的导带迁移到Bi2WO6的导带,有效避免了光生电子-空穴的复合,从而提升了光催化效率;在α-Fe2O3/Bi2WO6+H2O2系统中,H2O2作为电子受体,H2O作为空穴受体,能够产生更多的羟基自由基,促进MO降解。

Ag3PO4量子点修饰Ag3PO4/Bi2WO6异质光催化剂的构筑及其可见响应活性增强机制

采用水热法制备了三维分级球形结构的Bi2WO6,在此基础上采用沉淀-沉积法将Ag3PO4量子点(QDs)沉积在Bi2WO6的表面,成功获得Ag3PO4/Bi2WO6异质复合材料光催化剂。借助XRD、FE-SEM、TEM、UV-Vis-DRS等技术对所得Ag3PO4/Bi2WO6异质复合材料光吸收性能、形貌和组成进行了系统表征,并以次甲基蓝(MB)和苯酚(Ph)的光催化降解为探针反应,探讨了Ag3PO4QDs表面沉积对Bi2WO6光催化性能的影响。结果表明,尺寸约为10nm左右的Ag3PO4QDs均匀的沉积在Bi2WO6的表面,二者形成新颖的Ag3PO4/Bi2WO6异质结构。活性实验结果表明,与纯Bi2WO6相比异质催化剂的活性显著增强,当Ag3PO4与Bi2WO6复合比为1∶1时催化活性最高,其降解Ph的表观速率常数(kapp/min^-1)约为纯Bi2WO6的7倍。

不同形貌Bi2WO6/CNOs复合材料的电化学性能研究

低污染、高能量的超级电容器是目前研究的重点。本文利用水热法合成了Bi2WO6/CNOs复合材料,并通过改变前驱体的pH值来调整复合材料的形态,在pH值为3和11的条件下合成了花状片层结构和块状结构的复合材料,并将其作为赝电容的电极材料。采用循环伏安法、恒电流充放电法和电化学阻抗法研究了制备的Bi2WO6/CNOs复合材料的电化学性能。结果表明,在电流密度为10 mA/cm^2时,以1 mol/L KOH溶液为电解液的条件下,pH=3时花状片层结构的Bi2WO6/CNOs复合材料的比电容为152.7 F/g,大于pH=11时复合材料的比电容。这主要是由于CNOs能均匀分散在Bi2WO6的片层之间,从而起到良好的支撑和电子传输作用。

Bi2WO6光催化苯甲醇与苯胺偶联反应

以Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O为原料,采用水热法合成出Bi2WO6催化剂,在可见光照射下,环己烷为溶剂、CsCO3为碱源,将Bi2WO6应用于苯甲醇与苯胺偶联反应生产亚胺,结果显示较好的光催化活性。

Bi2WO6/BiVO4复合材料的制备及光催化降解甲基橙的研究

以Bi(NO3)3·5H2O,Na2WO4·2H2O和NH4VO3为原料,采用水热法合成Bi2WO6/BiVO4复合材料,并对其进行X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征,探讨了合成条件(质量配比、温度)对Bi2WO6/BiVO4复合材料的晶型、形貌等方面的影响。以甲基橙水溶液为目标降解物,研究了在氙灯光源照射作用下Bi2WO6/BiVO4复合材料的光催化性能,结果表明:温度对Bi2WO6和BiVO4的光催化性能有较大影响;在Bi2WO6和BiVO4质量比为1∶1,处理温度为300℃时Bi2WO6/BiVO4光催化材料具有较好的光催化活性,对甲基橙的光催化降解效率可达到97.63%。复合材料重复使用5次其降解效率没有明显的变化,催化剂的稳定性较好。

Bi2WO6/石墨烯复合材料的制备与光催化应用研究进展

光催化太阳能转换被认为是解决日益严重的能源短缺和环境污染问题的有效途径。因此,探索一种具有优异光催化活性和良好循环性能的新型光催化剂对光催化技术的发展具有重要意义。Bi2WO6是最简单的Aurivillius型氧化物,是一种重要的n型半导体材料,具有优异的可见光响应光催化性能,有望应用于有机污染物的降解。然而,单组分Bi2WO6存在光生电子-空穴对复合效率高、可见光吸收能力不足等缺点,阻碍了其光催化性能的提高。将石墨烯、碳量子点、TiO2等其他材料与Bi2WO6复合,成为解决上述问题的一种有效办法。在众多选择中,石墨烯凭借优异的电化学性质而引起了极大的关注。石墨烯是一种由碳原子以sp 2杂化轨道组成的呈六角型蜂巢晶格的新型二维纳米材料,具有优良的导电性和光学性能。当石墨烯与Bi2WO6复合后,带来的性能提升主要有:(1)其优异的电子传导能力促进了电荷转移,抑制了光生电子-空穴对的重组;(2)基于石墨烯具有大的π共轭体系和二维平面结构,具有共轭体系的小分子或高分子污染物可通过π-π相互作用很容易地吸附在石墨烯表面上,这有利于催化反应的发生与进行;(3)石墨烯优良的光学性能可增强复合材料的可见光吸收。目前,用来制备Bi2WO6/石墨烯复合材料的方法主要有:水热法、溶剂热法、超声波化学合成法等。水热法经济实用,应用最为广泛。溶剂热法因能够利用非水介质的一些特性完成许多在水溶液条件下无法进行的反应而广受青睐。超声波化学合成法凭借独特的声空化效应,在近些年的研究中崭露头角。本文以Bi2WO6/石墨烯复合材料的制备方法为分类依据,将其分为水热法、溶剂热法、超声波化学合成法及其他制备方法四类,逐一进行分析、介绍,简述了复合材料的光催化增强机制,概述了复合材料在光催化领域的具体应用,并对Bi2WO6/石墨烯复合材料的制备与应用进行了展望。

卷心菜状Bi2WO6光催化降解黄药废水

针对硫化矿浮选废水中残留黄药难以有效降解的问题,通过水热法制备可见光响应光催化剂卷心菜状钨酸铋(Bi2WO6),利用XRD、SEM、EDS、UV-Vis DRS对钨酸铋纳米材料进行物相表征,分析其晶体结构、元素组成、形貌及光学性质,进而系统地研究光催化剂投加量、黄药初始浓度、溶液pH值等因素对光催化降解黄药的影响。通过自由基淬灭试验确定降解黄药的活性氧化物种,并利用可见-紫外分光光度计的全谱扫描初步分析黄药降解过程。结果表明:在催化剂投加量为0.5 g/L,黄药浓度为80 mg/L的条件下,光催化1 h黄药的降解率高达99.11%,COD去除率达到75.09%。超氧自由基(O2-·)在黄药光催化氧化降解过程中起主要作用,过黄药为降解过程的中间产物。研究结果提供了一种高效、经济降解选矿废水残留黄药的环境友好型技术,可以促进选矿废水的循环利用。

介质阻挡放电诱发185 nm紫外光结合Bi2WO6/NMO催化降解CS2

文章采用水热法制备了Bi2WO6/天然锰矿(natural manganese ore,NMO)复合催化剂,并采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、BET、X射线光电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)对样品进行了表征。以自制介质阻挡放电诱发紫外光(combination of dielectric barrier discharge plasma with UV light photolysis,CDBDP)联合Bi2WO6/NMO考察了催化剂对CS2的催化降解活性。结果表明:当Bi2WO6与NMO质量比为0.2∶1、前驱体溶液pH=3,煅烧温度为400 ℃时,制备的复合催化剂活性最佳;在输入功率80W、停留时间0.5 s时,初始质量浓度为 150 mg/m^3 的CS2气体去除率及矿化率分别可达93.1%、75.2%;Bi2WO6与NMO之间的相互作用提高了对CS 2的催化降解活性及矿化。

介质阻挡放电协同Bi2WO6/天然赤铁矿降解乙酸乙酯

为强化DBD(介质阻挡放电)技术对VOCs(挥发性有机物)的处理效果,采用溶胶凝胶法制备Bi2WO6/NH(NH为天然赤铁矿)复合催化剂,并利用DBD协同催化剂降解EA(ethyl acetate,乙酸乙酯).采用XRD(X射线衍射)仪、BET(比表面积及孔径)分析仪、SEM(扫描电子显微镜)分析仪对催化剂进行表征,对比分析DBD、DBD/Bi2WO6(DBD协同Bi2WO6)、DBD/NH(DBD协同NH)及DBD/Bi2WO6/NH(DBD协同Bi2WO6/NH复合催化剂)4个体系中EA去除率和能量产率随输入功率、初始ρ(EA)及气体停留时间的变化情况,同时探究输入功率和催化剂对ρ(O3)及矿化率的影响,并对降解产物进行分析.结果表明:①在不同工艺参数条件下,EA去除率和能量产率均表现为DBD/Bi2WO6/NH体系>DBD/NH体系>DBD/Bi2WO6体系>DBD体系.②EA去除率随输入功率的升高和气体停留时间的延长而增加,随初始ρ(EA)的升高而降低;但能量产率随输入功率的升高和气体停留时间的延长而降低,随初始ρ(EA)的升高而增加.③在输入功率为84 W、初始ρ(EA)为0.40 mg/L、气体流量为1.0 m^3/h的条件下,相较于DBD体系,DBD/Bi2WO6/NH体系中EA去除率和矿化率分别提高了19.16%和14.44%,而ρ(O3)降低了74.47%.④DBD降解EA的最终产物主要为CO2、H2O及微量的CH4、CH3CH2OH及CH3COOH等小分子有机化合物.研究显示,DBD协同Bi2WO6/NH复合催化剂能够高效去除EA.

稀土离子Er^3＋掺杂Bi2WO6的第一性原理计算及可见光催化性能研究

采用溶剂热法合成了稀土离子Er^(3+)掺杂Bi_2WO_6光催化剂。采用密度泛函理论(DFT)研究了Er^(3+)掺杂Bi_2WO_6的晶体结构和电子结构。DFT计算结果表明,Er^(3+)掺杂后在价带顶形成了Er杂质能级,Bi_2WO_6的带隙减小,有利于光生电子的生成和光生载流子的复合。实验结果表明,Er^(3+)掺杂量对Bi_2WO_6的显微形貌影响不大。掺杂Er^(3+)后,Bi_2WO_6的光催化性能得到显著提高,当掺杂4%摩尔比的Er^(3+)时,产品的光催化性能最好,可见光照射150分钟后,可降解91.5%的罗丹明B,较未掺杂Bi_2WO_6的光催化性能提高了83%。

可磁分离的“核-壳”结构Fe3O4@SiO2/Bi2WO6/Ag2O催化材料的制备及光催化性能研究

采用沉淀-沉积法制备了磁性Fe_3O_4@SiO_2/Bi_2WO_6/Ag_2O催化材料,利用XRD、SEM和UV-Vis-DRS光谱对其组成、形貌和光吸收特性进行表征。以氙灯模拟可见光,以罗丹明B为模拟污染物对所得催化剂进行性能评价,考察了不同Ag_2O复合量对Bi_2WO_6光催化剂反应活性的影响。结果表明,Fe_3O_4@SiO_2/Bi_2WO_6/Ag_2O的光催化活性明显优于纯Bi_2WO_6,当Ag_2O的复合量为0.6%时,催化剂的活性最好。催化剂的活性增强增强机理分析表明,Ag_2O的复合有效地降低了Bi_2WO_6的光生电子-空穴复合率,增加了Bi_2WO_6的可见光吸收范围。此外,该催化材料可进行磁分离,易于回收重复利用。

Bi2WO6/TiO2纳米带的制备及其可见光催化性能

以TiO2 P25纳米颗粒为原料,通过碱-水热法制备TiO2纳米带,再采用水热法成功制备出Bi2WO6/TiO2纳米带材料.利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)以及透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)分别对该材料的物相和形貌进行了分析,并研究了其在可见光下的光催化的性能和催化机理.研究结果表明:制备出的Bi2WO6纳米带通过分子间作用力成功负载在TiO2纳米带上.制备出的Bi2WO6/TiO2在可见光下具有优越的光催化性能,这归因于材料较好的光生电子-空穴分离效率以及材料特定的物理性质,不仅为光催化反应提供了丰富的活性位点,还有效促进了电子的轴向迁移率.