三维球状BiOI/BiOBr异质结光催化剂制备及其光催化脱汞性能

光催化氧化技术是治理污染物排放的重要手段。目的为增强BiOBr对可见光的利用率并提高其光催化活性,方法采用共沉淀法制备碘掺杂的三维球状BiOI/BiOBr异质结光催化剂,使用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、扫描电子显微镜扫描、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱和电子自旋共振波谱等对样品结构进行表征,开展光催化脱除单质汞(Hg0)性能研究。结果结果表明,随着I含量升高,BiOBr衍射峰逐渐降低,BiOI衍射峰逐渐增强;BiOI/BiOBr复合光催化剂保留了BiOBr的三维微球形貌,BiOI均匀分散于BiOBr表面,且复合后比表面积有所提高,较大的表面积能提供更多的反应空间,促进活性自由基产生和提高光催化剂性能;与BiOBr相比,复合光催化剂的带隙能降低,可见光响应能力大幅增强。BiOI/BiOBr光催化脱汞性能高于单纯BiOI与单纯BiOBr;BiOI和BiOBr摩尔比为2∶8时,光催化剂脱汞效率高达98%,是单纯BiOBr的2.58倍;酸性条件下制备的BiOI/BiOBr异质结光催化剂会与碱性溶液反应,引起光催化剂成分的变化,进而影响光催化剂的催化性能;Hg0高效光催化氧化过程中,阴离子超氧自由基(•O_(2)^(-))和空穴(h^(+))是主要活性物质。结论研究结果可为卤氧化铋光催化剂的复合制备及其在脱汞领域的应用提供理论依据。

WO_(3)/rGO/BiOBr的制备及其光催化降解环丙沙星废水的性能研究

通过简单的溶剂热法将BiOBr组装到负载了rGO的WO_(3)纳米管束上,制得复合光催化剂WO_(3)/rGO/BiOBr(WRB),采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和紫外可见分光光度法(UV-Vis)对WRB进行表征。以环丙沙星(CIP)去除率为优化指标,采用单因素实验探究了复合材料的配比、投加量、溶液pH、光照条件等对WRB光催化降解CIP性能的影响。结果表明,BiOBr均匀地生长在被rGO膜覆盖的WO_(3)纳米棒上,改变了对光的吸收性能。采用500 W氙灯作为照射光源,WO_(3)理论摩尔分数40%的复合材料WRB-40(rGO添加量为WO_(3)质量的1%)为催化剂,在WRB-40投加量为0.67 g/L,溶液pH为9.07,光照时间为120 min条件下,WRB光催化降解CIP的性能达到最佳,降解率可达96.51%。另外,WRB-40对CIP的光催化降解率经4次循环使用后仍保留88.5%,表明其催化效能高、稳定性好。在WO_(3)和BiOBr之间嵌入一薄层rGO,更有利于光生载流子的传输,从而有效提高异质结的电子传输性能。

研磨-焙烧法制备BiOI/BiOBr异质结光催化剂及其光催化性能

首先通过沉淀法制备BiOBr和BiOI纳米粉体,然后在主体BiOBr光催化剂中掺杂不同含量的共催化剂BiOI,充分研磨后在不同温度下进行煅烧3h,制备了BiOI/BiOBr系列复合物,其中BiOI的质量分数分别为1%,2%,4%和8%.采用氮气物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)和光电流测试等技术对所制备的样品进行表征.以酸性橙II为模拟污染物,在可见光下考察了煅烧温度和BiOI复合含量对BiOBr主体光催化剂的光催化性能的影响.研究表明,当复合BiOI的含量为4%,煅烧温度为400℃时所制备的复合光催化剂表现出最高光催化性能,其降解效率分别是纯BiOBr和BiOI的1.7和1.9倍.复合BiOI促进了催化剂对可见光的吸收,同时经过研磨和煅烧形成的BiOI/BiOBr异质相结,促进了光生电子(e-)和空穴(h+)的分离,提高了光催化活性.

分级微球BiOBr和BiOI的制备及光催化活性比较

以五水硝酸铋、溴化钠和碘化钾为原料,乙二醇为溶剂,采用一步溶剂热法制备了分级结构微球BiOBr和BiOI。比较了两种催化剂在可见光和模拟日光下对罗丹明B的降解效果。结果表明,在模拟日光和可见光下,BiOBr的催化活性要好于BiOI,同时对机理进行了深入探讨。

BiOBr/BiOI-FACs催化剂的组装与光催化性能

以Bi(NO_3)3·5H_2O、KBr和KI为原料,以粉煤灰漂珠(FACs)为载体,通过中和水解制备了BiOBr/BiOIFACs复合光催化剂。以50W蓝光灯为光源,罗丹明B为目标物,考察了制备过程的pH值、保温处理温度和保温处理时间对可见光光催化性能的影响。结果表明,BiOBr/BiOI-FACs复合光催化剂的最佳组装条件为:pH值8.0,保温处理温度160℃,保温处理时间12h。

BiOBr/BiOI-FACs光催化降解四环素的动力学研究

本文采用中和水解法制备了BiOBr/BiOI-FACs光催化剂,并用XRD和SEM进行了表征分析。以四环素为模型污染物,从动力学的角度研究了四环素初始浓度、不同催化剂用量、不同光源和不同反应体系pH值对光催化反应速率的影响;动力学实验结果得到最优条件为:催化剂用量为0.3 g、初始四环素浓度为5 mg/L、pH值为2的酸性条件和LED紫光(405 nm)照射。LED蓝光(450 nm)照射下同样具有较好的光催化活性,光催化降解过程符合一级反应动力学方程。

BiOBr/BiOI复合体的制备及可见光催化性能

以硝酸铋、碘化钾、溴化钠和聚乙二醇-400为主要原料,利用水热法制备出具有较小粒径的BiOBr/BiOI复合体,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(DRS)等测试手段对样品的形貌、物相组成进行了表征。以罗丹明B为模拟污染物,研究了可见光下所制备样品的光催化性能。结果表明:BiOBr/BiOI复合体的光催化性能高于单一的BiOBr和BiOI,光照80 min后罗丹明B的降解效率可达95.6%。

高效BiOI/BiOBr可见光催化剂的制备、性能及机理研究

利用无机原料水热合成法制备BiOI/BiOBr复合可见光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、DRS、I-t响应曲线等手段对催化剂的物相组成和光化学性能进行了系统表征.以RhB为目标污染物,考察了催化剂的光催化活性并对最优比例催化剂的稳定性进行评价,通过ESR分析和自由基捕获实验探究了RhB的光催化降解机制.研究结果表明:无机原料水热合成法可成功制备纯度高、结晶性能良好的BiOI/BiOBr复合可见光催化剂;BiOI的复合降低了BiOBr光催化剂的电子-空穴的复合,拓宽其可见光响应范围,提高了光催化降解活性,其中质量比为8%的BiOI/BiOBr活性最佳,可见光照21min后RhB的脱色率可达100%,是纯BiOBr的1.50倍,且重复使用5次后仍具有较高的光催化活性;复合催化剂光催化降解RhB的过程中,参与降解的主要活性物种为空穴(h+)和超氧自由基(·O-2).

蒙脱石负载BiOI/BiOBr的合成及光催化降解罗丹明B

以硝酸铋、碘化钾和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料,钙基蒙脱石为载体采用水热法合成了具有可见光响应的蒙脱石负载型BiOI/BiOBr异质结光催化剂。采用SEM、XRD、FT-IR、UV-Vis DRS等表征方法对其组成、晶型、形貌和光学吸收性能进行了研究。以有机染料罗丹明B(RhB)为目标降解物,考察了合成的负载型异质结催化剂的光催化活性,并初步探讨了其光催化性能提高的机理。

Molecular oxygen activation enhancement by BiOBr0.5I0.5/BiOI utilizing the synergistic effect of solid solution and heterojunctions for photocatalytic NO removal

To improve the photocatalytic oxidation reaction activity for NO removal, photocatalysts with excellent activity are required to activate molecular oxygen. Solid solution and heterojunction were suggested as effective strategies to enhance the molecular oxygen activation viaexciton and carrier photocatalysis. In this study, a solid solution and heterojunction containing BiOBr0.5I0.5/BiOI catalyst was synthesized, and it showed improved photocatalytic activity for removing NO. The photocatalytic NO removal mechanism indicated that synergistic effects between the solid solution and heterojunction induced the enhanced activity for molecular oxygen activation. The photogenerated holes, superoxide, and singlet oxygen generated by the carrier and exciton photocatalysis supported the high photocatalytic NO removal efficiency. This study provides new ideas for designing efficient Bi-O-X(X = Cl, Br, I) photocatalysts for oxidation reactions.

Fe_(3)O_(4)/BiOBr/BiOI的制备及降解2,4-D的性能研究

采用水热法制备了微米球花状结构的Fe_(3)O_(4)/BiOBr/BiOI复合材料,通过SEM、XRD、XPS和UV-Vis等手段对催化剂进行表征分析。结果表明,该催化剂对2,4-D具有高效的光降解性能和光催化效率(80 min,88%)。降解速率常数为2.498×10^(-2)min^(-1),分别是Br∶I=5∶5(K=2.004×10^(-2)min^(-1))、BiOBr(K=1.289×10^(-2)min^(-1))和BiOI(K=6.98×10-3min-1)的1.25倍、1.94倍与3.58倍。这是由于Fe_(3)O_(4)/BiOBr/BiOI复合材料内部形成了异质结,利于光生载流子的分离。此外,5次循环实验后,降解效率保持在82.9%,证明该催化剂稳定、可回收、可磁分离。

超薄BiOI/BiOBr复合材料的制备及降解羟丙基胍胶的性能研究

目的在油田压裂返排液中,由于含有大量成分复杂且稳定的有机物,传统方法处理有限,采用光催化环保技术进行处理的研究。方法以BiOBr和BiOI为单体,采用原位合成法分别制备BiOI/BiOBr和U-BiOI/BiOBr复合体,并通过XRD、AFM、SEM、TEM、DRS和BET等手段表征其结构、组成、厚度、形貌和孔径大小。以压裂返排液中羟丙基胍胶为光催化降解反应模型,考察了光催化剂活性,测定了光催化剂加量、羟丙基胍胶含量等因素对降解羟丙基胍胶效果的影响。结果在羟丙基胍胶溶液为100 mL、质量浓度为200 mg/L的情况下,BiOI/BiOBr和U-BiOI/BiOBr的投加量均为120 mg,反应时间为60 min对羟丙基胍胶污染物降解率分别为73.0%和77.2%,U-BiOI/BiOBr降解羟丙基胍胶的效果优于BiOI/BiOBr。结论通过采用光催化氧化技术降解羟丙基胍胶,为油气田压裂返排液中大量有机污染物的环保处理提供了新思路和理论支撑。

B-g-C_(3)N_(4)/BiOBr复合材料光催化降解盐酸四环素的研究

文章通过研磨和煅烧合成掺杂硼的g-C_(3)N_(4)(BCN-n),再通过溶剂热法制备硼掺杂g-C_(3)N_(4)/溴氧铋(BCN-n/BiOBr)材料,用于光催化降解盐酸四环素(TCH)污染物。文章探究了不同复合比、pH值、催化剂投加量及不同污染物浓度下BCN-n/BiOBr材料的光催化性能,并通过TEM、XRD等对材料进行表征分析。实验结果证明,BCN-2(简称BCN)∶BiOBr最佳复合质量比为2∶1。在盐酸四环素溶液浓度为20 mg/L,原液pH=5.5,催化剂投加量0.2 g/L的条件下,BCN/BiOBr(2∶1)材料对盐酸四环素的降解率达到95.1%,与相同条件下BCN和BiOBr材料相比,降解率分别提高了10.7%和14.0%。BCN/BiOBr光催化剂是一种有前景的降解TCH的光催化材料。

WO_(3)/BiOBr复合材料对磷酸氯喹的光催化降解

水中有机污染物的持久性积累对人类用水安全造成威胁,用常规的方法很难降解,其中磷酸氯喹作为近年来新兴的污染物,伴随大规模应用,不可避免地释放到地表水以及在生物体内聚集.光催化技术是处理废水的一种绿色经济方法,其中设计高效催化性能的催化剂是该技术走向实践的关键.本文通过两步水热法将WO_(3)与BiOBr进行复合,利用多种表征手段对材料的微观形貌和结构特征进行表征,将纯相WO_(3)、BiOBr以及不同摩尔比的WO_(3)/BiOBr在可见光下进行了水中磷酸氯喹的降解,结果显示WO_(3)/BiOBr复合材料催化活性优于WO_(3)和BiOBr,可以高效降解磷酸氯喹,反应60 min后,催化剂对20 mg·L^(−1)磷酸氯喹的降解率可达到92.6%.材料的复合将显著提高光电流响应以及电子迁移率,同时在反应过程中能保持良好的结构和循环稳定性.为构建新的复合光催化剂以及环境治理提供新思路.

CeO_(2)/BiOBr/CNTs催化剂的制备及其降解抗生素性能研究

采用水热法合成了CeO_(2)、CeO_(2)/BiOBr、CeO_(2)/CNTs和CeO_(2)/BiOBr/CNTs复合纳米材料催化剂,利用XRD、SEM、BET和UV-Vis等方法对材料的结构、形貌和织构特性进行表征。在长弧氙灯照射下模拟太阳可见光降解抗生素,研究复合纳米材料的光催化氧化性能。结果表明,CeO_(2)与BiOBr、CNTs间的协同作用导致其对土霉素降解效果优于CeO_(2);CeO_(2)/BiOBr/CNTs对抗生素和可见光具有更高的吸收性能,比CeO_(2)/BiOBr和CeO_(2)/CNTs有更高的降解效率。在弱碱性环境下生成活性基团·OH,复合材料催化效果较好。复合材料禁带宽度都在可见光范围内,CeO_(2)的复合提高了材料的光利用效率,增强了材料的吸附性和电子-空穴对的迁移效率,进而提高其光催化活性。回收脱附实验表明,CeO_(2)/BiOBr/CNTs复合材料具有较好的稳定性。

BiOBr_xI_(1-x)半导体微球的制备、热稳定性及其光催化性能

采用溶剂热法制备了一系列花状BiOBrxI1-x复合微球。利用X射线粉末衍射(XRD)、热重(TG)、扫描电镜(SEM)、氮气物理吸附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)等手段考察了BiOBrxI1-x复合微球的热稳定性、相组成、形貌、光吸收性能和光催化活性随煅烧温度的变化规律。结果表明,BiOBrxI1-x复合样品的热稳定性小于BiOBr而高于BiOI。在煅烧过程中BiOBrxI1-x逐渐失去碘元素而转变为Bi5O7I,至500℃以后,复合物主要以溴氧铋化合物为主。BiOBrxI1-x在450℃以上煅烧其球形结构遭到破坏,同时比表面积迅速减小。BiOBr0.25I0.75,BiOBr0.5I0.5光催化活性要高于单纯BiOBr与BiOI。复合样品经过不同温度煅烧后,光催化活性均呈现了不同程度的降低。高温煅烧所引起碘元素的流失、微球结构的破坏,比表面积的减少等因数导致了光催化活性的降低。

g-C3N4-BiOBr复合材料制备及可见光催化性能

利用原位沉积法将Bi OBr纳米片生长到g-C_3N_4表面,制得g-C_3N_4-Bi OBr p-n型异质结复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)和荧光光谱(PL)等测试对光催化剂结构和性能进行表征。通过可见光辐照降解甲基橙水溶液检测评估复合光催化剂光催化活性。研究结果表明:复合光催化剂由Bi OBr和g-C_3N_4两相组成,Bi OBr纳米片在片状g-C_3N_4表面快速形核生长形成面-面复合结构。相比于纯相g-C_3N_4和Bi OBr,g-C_3N_4-Bi OBr复合材料具有更强可见光吸收能力,吸收带边红移。在可见光辐照100 min后,性能最佳的2:8 gC_3N_4-Bi OBr复合光催化剂光催化活性分别是纯相g-C_3N_4和Bi OBr的1.8和1.2倍,经过4次循环实验后,其降解率仍达84%,说明复合结构光催化剂催化性能和稳定性增强。复合光催化剂的荧光强度显著降低,说明光生载流子复合得到了有效抑制。复合光催化剂催化性能的提高归因于p-n型异质结促进电荷有效分离、抑制电子-空穴复合和吸收光波长范围的扩展,相比单一成分材料具有更好的催化活性和稳定性。自由基捕获实验证明,可见光降解甲基橙光催化过程中的主要活性成分为空穴,并据此提出了可能的光催化机理。

n-p异质结型CdS/BiOBr复合光催化剂的制备及性能

采用两步水热法制备了CdS/BiOBr复合光催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其物相、表面结构、光响应性等性质进行了表征.结果表明,合成的CdS/BiOBr复合材料是n-p型异质结,由CdS颗粒裹附在BiOBr纳米球的表面构成,这种结构不仅具有良好的可见光响应范围,且有利于光生电子的迁移,并有效地抑制光生电子/空穴对的复合.通过光催化降解模拟染料废水和光催化脱除模拟含硫燃料评价了CdS/BiOBr复合材料的可见光催化性能.结果表明,6%(质量分数)CdS/BiOBr降解次甲基蓝的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的5.3和9.6倍,脱除噻吩的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的1.9和3.2倍.CdS/BiOBr具有良好的光催化稳定性,循环使用5次后,降解率仍能达到90%以上.

Sb_2O_3/BiOBr复合物的制备及其对RhB的去污作用

为了进一步提高BiOBr在可见光范围内的光催化性能,通过简单的低温液相法制备了不同质量掺杂比的三氧化二锑/溴氧化铋(Sb_2O_3/BiOBr)复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜形貌分析(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis/DRS)、透射电子显微镜(TEM)等对材料进行了表征,并以罗丹明B(RhB)为目标污染物,在模拟可见光条件下研究了复合物对RhB的光催化降解性能。结果表明,Sb_2O_3的掺杂显著提高了复合物的吸附能力;同时,Sb_2O_3的掺杂促进了BiOBr表面羟基(OH^-)的产生,该基团能够有效捕获空穴(h^+),从而提高光催化活性。当Sb_2O_3掺杂量为3%(质量分数)时降解效果最佳,60min内Rh B的降解率比纯相BiOBr提高了20.03%,达到了95.41%。多次重复实验,复合物的光催化性能并没有发生明显的减弱,表明复合物同时也具有较好的稳定性。

Bi4Ti3O12/BiOBr复合材料的溶剂热合成及可见光催化性能

采用一步溶剂热法合成了Bi4Ti3O12/BiOBr复合光催化剂,采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径测定仪(BET)以及紫外可见漫反射光谱仪(DRS)等对样品的组成、形貌及可见光催化性能等进行了表征,讨论了合成条件对样品光催化活性的影响,探究了光催化反应过程中的活性物种及反应机理。研究结果表明,Bi、Ti、Br的投料比为10∶7∶5、乙二醇为溶剂、聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂且加入量为0. 2 g时,合成样品具有较高的光催化活性和较好的循环稳定性。在7 W LED灯照射140 min后,光催化剂对罗丹明B(Rh B)的降解率达到85. 1%。·O2-与h+在降解过程中起主要作用。