水热反应温度对ZnIn_(2)S_(4)/Bi_(2)WO_(6)复合催化剂的影响研究

为解决传统半导体光催化剂可见光响应能力弱、光生电子空穴复合快、能带结构导致载流子氧化还原能力弱等问题,采用水热法制备ZnIn_(2)S_(4)/Bi_(2)WO_(6)(ZlS@BW)复合催化剂并系统研究水热反应温度对其结构性能的影响。当水热温度从80℃升高到160℃,ZlS@BW复合光催化剂结晶度提高,形貌转变为致密核壳结构,比表面积和光电性能先降低再升高,氟伐他汀去除率逐步上升。而当温度升高到200℃时,核壳结构遭到了破坏,比表面积和光电性能变差,氟伐他汀的降解效果降低,光催化性能下降。结果表明,水热温度为160℃时,制备的ZlS@BW复合光催化剂晶型结晶程度较高,且形貌致密,比表面积最大,产生的瞬态光电流最大,阻抗半径最小,具有最优光催化性能。对污染物氟伐他汀降的降解效率最高,可达到75.47%。

水热反应条件对SnO_(2)/Bi_(2)WO_(6)复合材料光催化活性的影响

本文以不同水热条件制备了正交晶系结构的两种二氧化锡和一种钨酸铋,并制备出了两种由纳米片组成的花状团簇的二氧化锡/钨酸铋复合光催化材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积孔隙度测试仪、紫外可见分光光度计等手段对三种样品的样貌、比表面积、孔隙度、孔体积及吸光度测试表征。用碘钨灯来模拟太阳光,研究对比以不同水热条件下制备的钨酸铋以及两种二氧化锡/钨酸铋复合材料作催化剂催化降解罗丹明B的光催化性能。综合实验数据分析,发现二氧化锡/钨酸铋复合样品的衍射峰与钨酸铋样品的衍射峰一致,不同的水热条件会影响产物的物相结构,但对晶体结构和结晶度无影响。光催化360 min时,水热条件为180℃、12 h的钨酸铋对罗丹明B的降解率是33%、水热条件为180℃、6 h的二氧化锡和180℃、12 h的钨酸铋制备的复合物样品1对罗丹明B的降解率是46%、水热条件为180℃、12 h的二氧化锡和180℃、12 h的钨酸铋制备的复合物样品2对罗丹明B的降解率是57%。二氧化锡/钨酸铋复合样品的催化效果优于纯钨酸铋,同时也说明不同水热反应条件对复合光催化材料的催化性能有一定的影响。

高级氧化和可见光照射协同作用下Bi_(2)WO_(6)对有机污染物降解的催化活性增强

随着工业化社会的不断发展,环境问题日益严重。尤其是工业废水问题一直是催化降解领域的研究热点。光催化与高级氧化工艺(AOPs)耦合技术因为具有高效、无选择性、处理条件温和等特点,被认为是一种高效的有机污染物降解技术。本文以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂作为模板,采用简单的水热法制备了钨酸铋(Bi_(2)WO_(6))纳米花。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其微观形貌、晶相、表面化学元素状态和光学性质进行了表征。为了研究钨酸铋(Bi_(2)WO_(6))纳米花的催化性能,在不同催化体系下降解有机污染物罗丹明B(Rh B),实验发现,于vis/过硫酸盐(PMS)/Bi_(2)WO_(6)体系下,40 min内对Rh B的去除率高达96.39%,明显优于PMS/Bi_(2)WO_(6)(40 min内去除率为38.77%)和vis/Bi_(2)WO_(6)(40 min内去除率为31.82%)体系,表明可见光照射和PMS的协同作用加速了Bi_(2)WO_(6)对Rh B降解的催化活性。此外,还研究了催化剂剂量、PMS浓度、pH值和离子浓度等环境参数对催化体系催化性能的影响。结果表明,环境参数对vis/PMS/Bi_(2)WO_(6)系统中Rh B的去除率影响不大,Rh B的去除率也高达90%。相反,环境参数对vis/PMS/Bi_(2)WO_(6)体系下催化降解率(K)有明显影响,K值会随着催化剂剂量和PMS浓度的增加而增大。在pH不同环境下,K值会随着催化体系中pH值的升高,先增大后减小。当催化体系中的pH=7时,催化降解率达到最大值(0.1502 min^(-1))。有趣的是,体系中Cl^(-)的存在有利于提高催化降解效率。相反,体系中CO_(3)^(2-)的存在会明显抑制催化降解效率。循环实验的结果也验证了催化剂在降解有机染料方面具有良好的稳定性。此外,淬灭实验和EPR测试结果表明,超氧自由基(·O_(2)^(-))和单线态氧(^(1)O_(2))对有机污染物的降解起着重要作用。Bi_(2)WO_(6)在vis/PMS协同催化体系中的优异催化活性得益于其显著的可见光响应下光催化活性和铋离子对PMS的超强活化能力。

CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)Z型异质结用于光电类芬顿体系下高效降解环丙沙星

针对目前水环境中抗生素污染严重的问题,使用简单的溶剂热法制备了CuBi_(2)O_(4)/Bi_(2)WO_(6)(CBWO)Z型异质结催化剂.扫描电子显微镜分析结果表明,其结构为棒状和纳米片状.能量色散元素图谱显示,Cu,W,Bi和O元素均匀分散在CBWO-60中;使用X射线衍射和傅里叶变换红外光谱探究了催化剂的晶体结构和化学键、官能团组成;BET表征结果证明,CBWO-60具有较高的比表面积.X射线光电子能谱(XPS)证明Cu^(+)和Cu^(2+)共存,促进了芬顿(Fenton)反应的循环进行,XPS结合能的位移证明了异质结中CuBi_(2)O_(4)和Bi_(2)WO_(6)之间具有强的电子相互作用,而不是物理混合;使用紫外⁃可见漫反射光谱和价带-X射线光电子能谱分析了异质结的能带结构;利用光致发射光谱、电化学阻抗谱和瞬态光电流响应谱探究了催化剂的电荷转移情况.在该系列催化剂中,CBWO-60在光电类芬顿(PEF-like)体系中对环丙沙星(CIP)的降解效率最高,90 min时,降解效率为98.0%.同时,溶液初始pH在2~6范围时,体系始终能够维持有效的CIP去除效率,与传统芬顿体系相比,该体系的pH应用范围得到了有效拓宽.在PEF-like体系中,CBWO-60对喹诺酮类、磺胺类和四环素类抗生素均表现出较强的降解能力,充分证明了CBWO-60的普适性.CBWO-60在连续5次循环实验后,对CIP仍保持87.8%的降解率,并且反应后催化剂的晶体结构没有发生改变.根据高效液相色谱⁃质谱的结果,提出了CIP降解的5种可能途径.

g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)光催化剂协同降解苯扎贝特机理研究

利用贵金属Pd的等离子体共振效应和形貌可控Bi2WO6的光催化协同作用,通过低温水热法设计合成具有高效可见光活性的花状g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)异质结复合催化剂.在可见光照射下,异质结复合催化剂光催化降解BZF的去除率均高于g-C_(3)N_(4),g-C_(3)N_(4)/Bi_(2)WO_(6),Pd/g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6),其中,50%g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)对BZF的去除率为96%,是Pd/g-C_(3)N_(4)的1.8倍,g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6)的2.7倍.基于表征分析可知,g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)复合催化剂中Bi_(2)WO_(6)呈现中心辐射花状纳米结构,并与层状Pd/g-C_(3)N_(4)连接;贵金属Pd可作为电子传输的介质,促进g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6)Z型异质结构的形成,有利于协同提升可见光催化活性.淬灭实验和EPR表征证实了·OH是g-C_(3)N_(4)/Pd/Bi_(2)WO_(6)催化降解BZF的主要活性物质,LC-MS/MS分结果表明羟基化作用取代贝特链是BZF降解的主要路径.

Bi_(2)WO_(6)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

以尿素、硝酸铋、钨酸钠等为主要原料,在热缩聚法制备g-C_(3)N_(4)的基础上,通过水热法制备Bi_(2)WO_(6)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂。在模拟太阳光照射下,研究Bi_(2)WO_(6)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,复合光催化剂相比于单体光催化剂的性能有显著提高。在Bi_(2)WO_(6)与g-C_(3)N_(4)质量比为2∶1、水热温度为180℃、水热时间为12 h条件下,复合光催化剂的性能最好。光照时间210 min时,甲基橙降解率达到了98.15%,相比于单体Bi_(2)WO_(6)和g-C_(3)N_(4)光催化剂的效率分别提高了25.1%和37.7%,且光催化降解过程符合一级动力学方程。复合光催化剂具有优异的稳定性,经过4次重复性实验,甲基橙降解率仍达到95.17%。

Tb掺杂Bi_(2)WO_(6)降解盐酸四环素性能

Bi_(2)WO_(6)可作为光催化剂具有光响应范围窄、光生电子空穴对分离效率不高等缺陷。为此,用水热法制备Tb离子掺杂的Bi_(2)WO_(6)(Tb BWO),通过可见光照射下降解盐酸四环素(TCH)来评价其光催化性能,并对其光催化活性的提升、降解机制和光催化剂的稳定性进行分析。结果表明,当Tb离子的摩尔分数为1.2%时,1.2Tb BWO的光催化活性最高,反应240 min后,盐酸四环素的降解率达到60.1%。Tb BWO光催化活性的提高得益于Tb离子掺杂在BWO的导带能级附近引入了杂质能级,减小了禁带宽度,促进了光生电子空穴对的产生;氧空位吸附O_(2)并与捕获的电子反应生成强氧化剂超氧自由基(·O^(-)_(2)),从而抑制光生电子空穴对的复合;Tb^(4+)则被光生电子还原成Tb^(3+),同时Tb^(3+)被O_(2)氧化生成Tb^(4+)和·O^(-)_(2),也促进了光生电子空穴对的分离。盐酸四环素被自由基·O^(-)_(2)和h+分解,其中·O^(-)_(2)起到至关重要的作用。每个循环后用乙醇清洗表面吸附的盐酸四环素,可使得Tb BWO保持良好的稳定性。

Bi_(2)WO_(6)-N-TiO_(2)纳米管电极的制备及性能分析

采用水热法与低温等离子体法制备了Bi_(2)WO_(6)-N-TiO_(2)纳米管电极,对其进行SEM、EDS、XRD、UV-VIS-DRS、CV和I-t等手段表征,并应用于环丙沙星抗生素废水的降解。结果表明,Bi_(2)WO_(6)纳米片成功的负载到TiO_(2)纳米管电极表面,Bi_(2)WO_(6)和N的共同改性显著增强了TiO_(2)对可见光的吸收。电化学分析结果表明经过改性后的TiO_(2)纳米管电极具有优异的光电转换性能,光电流密度约是改性前的5~9倍。Bi_(2)WO_(6)-N-TiO_(2)纳米管电极对环丙沙星污染物的降解过程遵循一级动力学反应方程,其中0.8 mmol Bi_(2)WO_(6)-N-TiO_(2)纳米管电极的降解速率最高,可以达到0.00683 min^(-1)。

PI/Bi_(2)WO_(6)复合物的制备及其光催化降解染料应用研究

通过光催化降解能有效处理有机染料污染物,从而解决水污染的问题。本文分别采用热解法和水热法制备聚酰亚胺(PI)和Bi_(2)WO_(6),再利用超声辅助沉积法制备PI/Bi_(2)WO_(6)复合物,并且对样品进行XRD、FT-IR、UV-DRS等表征。以罗丹明B(RhB)染料溶液作为水污染模型,考察了所制备的PI/Bi_(2)WO_(6)复合物对有机染料的光催化降解性能,发现各种比例的PI/Bi_(2)WO_(6)复合物的光催化活性均明显高于单体PI和Bi_(2)WO_(6),其中1∶2 PI/Bi_(2)WO_(6)复合物对RhB的降解效果最好。在50 mg 1∶2 PI/Bi_(2)WO_(6)催化剂作用下,对50 mL、浓度为20 mg·L^(-1)的RhB溶液光照24 min,降解率达到98.5%。循环实验表明,所制备的1∶2 PI/Bi_(2)WO_(6)复合光催化剂比单体Bi_(2)WO_(6)具有更高的稳定性。

双Z型异质结Bi_(2)MoO_(6)/Bi_(2)WO_(6)/Ag_(3)PO_(4)的光催化研究

采用一锅水热法制备了片层花簇状Bi_(2)MoO_(6)/Bi_(2)WO_(6)复合物,并以其为载体,将Ag_(3)PO_(4)通过原位生长的方式沉积在其表面,设计出一种新型的Bi_(2)MoO_(6)/Bi_(2)WO_(6)/Ag_(3)PO_(4)复合双Z-scheme型结构的光催化剂,考察了复合催化剂在可见光下降解罗丹明B(RhB)的催化活性。研究表明,当Ag_(3)PO_(4)在复合物中的质量分数为5%时,复合催化剂在可见光下具有最佳的光催化活性,在120 min内对RhB的降解率高达99.15%。Bi_(2)MoO_(6)、Bi_(2)WO_(6)和Ag_(3)PO_(4)三者的协同作用有效提高了对可见光的吸收能力,所构建的双Z型异质结可改变光生电子的传输路径,进而促使光生电子空穴的分离,从而获得显著的光催化活性。根据捕获实验和能带理论分析,提出了一种双Z-scheme型光催化剂的作用机理。

氢气还原法制备Bi/Bi_(2)WO_(6)及其光催化降解性能

通过H_(2)还原法制备Bi/Bi_(2)WO_(6)以减少杂质的引入,并探讨最佳H_(2)还原条件、Bi/Bi_(2)WO_(6)为光催化剂的降解机制和稳定性。结果表明,200℃下还原30 min制得的Bi/Bi_(2)WO_(6)具有最好的光催化活性,光照240 min后,降解率可达到69.7%。Bi/Bi_(2)WO_(6)光催化活性提高的原因有:表面等离子共振(SPR)效应提高了对450~800 nm波长光的吸收;BWO与金属Bi接触产生的内置电场促进了光生电子空穴对的分离;氧空位的存在降低了禁带宽度、捕获了电子与吸附的O_(2)反应生成促进盐酸四环素降解的活性基团·O_(2)^(-)。盐酸四环素是被羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O_(2)^(-))和空穴(h+)矿化为无机小分子的,这3个活性物质对盐酸四环素降解的贡献顺序由大到小为·O_(2)^(-)、·OH、h+。Bi/Bi_(2)WO_(6)在光催化反应过程中具有良好的稳定性,只要每次循环实验前都用乙醇洗涤试样10次。在循环3次后,降解率从69.7%下降到63.58%,这是氧空位数量的轻微减少导致的。本文的研究结果为原位还原制备Bi/Bi_(2)WO_(6)以增强对可见光的吸收和促进光生载流子的分离提供了新思路。

溶剂热法一步合成层状Ag双重修饰Bi_(2)WO_(6)及其可见光催化性能研究

以Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O、Na_(2)WO_(3)·2H_(2)O、AgNO_(3)为原料,采用溶剂热法一步制备Ag掺杂与Ag纳米颗粒双重修饰的Ag/Bi_(2)WO_(6)复合光催化剂。通过XRD、SEM、XPS、TEM、HRTEM、UV-Vis DRS、PL等手段对样品进行结构与性能表征。模拟日光照射条件下,以甲基橙(MO)为降解物,对Bi_(2)WO_(6)和Ag/Bi_(2)WO_(6)的光催化性能和机理进行研究。结果表明,Ag/Bi_(2)WO_(6)具有由纳米片相互堆叠形成的圆形层状结构。Ag在样品中有两种存在形式,一部分以掺杂的方式进入Bi_(2)WO_(6)晶格,一部分以Ag单质纳米颗粒的形式与Bi_(2)WO_(6)复合。Ag修饰使得Bi_(2)WO_(6)的禁带宽度从2.65 eV降到2.25 eV,荧光强度降低。相较于Bi_(2)WO_(6),相同条件下Ag/Bi_(2)WO_(6)对甲基橙具有更佳的降解效果。Ag含量为2%的Ag/Bi_(2)WO_(6)催化降解甲基橙溶液10 min后,降解率达到98.27%,降解速率常数达到0.4359 min^(-1),约为Bi_(2)WO_(6)的10倍,经过五次循环后降解率保持90%以上,稳定性好。Ag的双重修饰拓宽了Bi_(2)WO_(6)的光吸收范围,促进了光生载流子的分离,从而提高了Bi_(2)WO_(6)的光催化性能。

g-C_(3)N_(4)@Bi_(2)WO_(6)的制备及其光催化性能研究

将g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6)制备复合材料g-C_(3)N_(4)@Bi_(2)WO_(6),通过SEM、XRD以及PL等技术对g-C_(3)N_(4)@Bi_(2)WO_(6)进行了结构和光学性质的表征,并以罗丹明B(RhB)为目标染料,考察了不同负载量的催化性能差异,推测其光催化机理.实验证明复合材料稳定性很好,并且催化性能相对于纯的g-C_(3)N_(4)和Bi_(2)WO_(6)有了很大的提高.这项工作为高活性异质结构光催化剂的设计和合成提供了思路.

Bi_(2)WO_(6)/La_(2)WO_(6)/TiO_(2)的制备、表征及光催化活性

采用水热法将五水合硝酸铋和二水合钨酸钠结合制备出钨酸铋催化剂,然后加入硝酸镧及钛酸丁酯,利用水热法、凝胶溶胶法制备出Bi_(2)WO_(6)/La_(2)WO_(6)/TiO_(2)催化剂。采用X射线衍射、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱进行催化剂表征;以罗丹明B作为污染物,在氙灯的辐射下,探究其光催化活性和最优制备条件。催化剂表征结果表明:Bi_(2)WO_(6)/La_(2)WO_(6)/TiO_(2)催化剂的结晶度和峰强度良好,纯Bi_(2)WO_(6)和Bi_(2)WO_(6)/La_(2)WO_(6)/TiO_(2)的红外谱图的特征峰大致相近,Bi_(2)WO_(6)/La_(2)WO_(6)/TiO_(2)催化剂禁带宽度为1.36 eV,小于Bi_(2)WO_(6)的禁带宽度(1.64 eV)。光催化活性实验结果表明:Bi_(2)WO_(6)∶La(NO_(3))_(3)·6H_(2)O摩尔比为1∶4.2,反应时间为12 h,煅烧温度为120℃,光催化剂的活性最好。当催化剂投加量为0.1 g,罗丹明B初始浓度为50 mg/L时,光催化条件最优,光催化180 min,降解率可达到95%。

基于离子液体/Bi_(2)WO_(6)光电化学检测多巴胺

本研究采用水热法制备花状Bi_(2)WO_(6),然后将离子液体(IL)/Bi_(2)WO_(6)复合材料滴涂到ITO电极,制备得到IL/Bi_(2)WO_(6)/ITO光电极并成功应用于多巴胺的含量测定。本文采用X-射线衍射(XRD)光谱、扫描电子显微镜(SEM)表征Bi_(2)WO_(6)的结构和形貌,通过安培电流-时间曲线法(i-t)、电化学阻抗谱法(EIS)研究传感器的检测性能。结果表明,在最优条件下,基于IL/Bi_(2)WO_(6)/ITO构建的光电化学(PEC)传感器对多巴胺检测具有较高的灵敏度和稳定性,在0.25~37.5μmol/L浓度范围内具有良好的线性响应,检测限为0.093μmol/L(S/N=3)。

Bi_(2)WO_(6)复合材料光催化性能的研究进展

Bi_(2)WO_(6)是一种极具应用前景的新型光催化材料。通过掺杂、负载、改性,可提高电荷分离效率和延伸光激发的能级范围,实现对太阳光的高效利用,可作为光解水和降解有机污染物的催化剂。本文介绍了近几年Bi_(2)WO_(6)与单元素、化合物、三元结构的复合体系,综述分析其复合材料的光催化性能的研究现状。

水热法合成Ag掺杂Bi_(2)WO_(6)光催化剂及其性能研究

以钨酸钠、硝酸铋和硝酸银为原料,采用水热法合成了Ag掺杂Bi_(2)WO_(6)(Ag/Bi_(2)WO_(6))光催化剂,并利用SEM、EDS、XRD、BET等手段对其进行表征分析.以亚甲基蓝(MB)为目标降解物(10 mg/L),在300 W氙灯(模拟太阳光)下评价了Ag/Bi_(2)WO_(6)对MB的光催化降解性能.实验结果表明:相比纯相Bi_(2)WO_(6),Ag/Bi_(2)WO_(6)具有更好的催化活性,掺杂3%Ag复合材料光催化效果最佳,可见光下照射时间210 min,MB降解率高达92.91%.

Bi_(2)WO_(6)/SrTiO_(3)复合光催化剂的制备及对Cr(Ⅵ)和亚甲基蓝的去除

通过二步水热法合成了同时具备优异还原性和氧化性的复合光催化剂Bi_(2)WO_(6)/SrTiO_(3)。研究了在可见光下Bi_(2)WO_(6)/SrTiO_(3)复合样品对Cr(Ⅵ)的还原反应和对亚甲基蓝的氧化反应。复合催化剂20 min可以将5 mg/L的Cr(Ⅵ)几乎完全还原,将20 mg/L的亚甲基蓝完全氧化。Bi_(2)WO_(6)和SrTiO_(3)半导体匹配的禁带结构有效地削弱空穴和电子对的复合。光催化还原Cr(Ⅵ)的活性物质为光生电子,光催化氧化亚甲基蓝的活性物质为OH·和光生空穴。

水热法制备Bi_(2)WO_(6)及其光催化降解氯贝酸

通过一步水热法制备具有可见光响应的Bi_(2)WO_(6)光催化材料,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对材料进行表征分析,通过电子顺磁共振谱(ESR)技术对反应活性物质进行表征。以氯贝酸为目标污染物进行光催化性能测试,探究了污染物浓度、催化剂投加量、光电流强度、溶液pH、阴离子和腐殖酸6种因素对光催化性能的影响。实验表明:Bi_(2)WO_(6)材料在可见光下对氯贝酸具有良好的催化效果,并且在污染物浓度为10 mg/L,催化剂投加量为60 mg(0.6 g/L),光电流强度为20 A,在初始溶液pH为5.0和不投加腐植酸的条件下,取得最佳的氯贝酸降解效果。h+和·OH是反应的主要活性氧化物质,材料经历5次循环后光降解率仅下降不到2%。

MWNTs/Bi_(2)WO_(6)-TiO_(2)光催化降解土霉素的性能及机理

土霉素(OTC)是抗生素类废水去除的主要目标污染物之一。通过水热法合成了一种可见光响应良好的新型复合光催化剂———MWNTs/Bi_(2)WO_(6)-TiO_(2),采用OTC模拟废水进行光催化降解性能及机理研究。结果表明,在反应温度为25℃时,投加0.8 g/L的MWNTs/Bi_(2)WO_(6)-TiO_(2),光催化初始pH值为6、200 mL质量浓度为50 mg/L的OTC溶液120 min,降解率可达到83.97%,复合催化剂的可见光照射催化效果明显优于紫外光。复合光催化材料显示了良好的稳定性,经过4次循环使用,对OTC的降解率达72.13%,仍保持较高的光催化活性。·OH、·O-2是光催化降解中主要的活性物质。以上研究结果可为含抗生素的废水处理研究提供参考。