微波辅助合成促进铬酸铋晶体的光生电荷分离

为了将可再生太阳能转化为化学物质,探索具有宽光谱响应的光催化剂用于光催化分解水越来越受到人们的关注。作为铋基层状金属氧化物的一员,铬酸铋(Bi_(2)CrO_(6))的带隙约为1.9 eV,在利用大范围太阳光谱方面具有潜力。然而,Bi_(2)CrO_(6)较差的电荷分离性能限制了其在光催化中的应用。本文采用微波辅助水热合成方法制备了具有规则形貌的Bi_(2)CrO_(6)晶体,该晶体具有结晶度高、形貌均匀的优点。与传统制备方法相比,微波辐照实现了体系的快速加热,极大地加速了成核和生长的化学反应,从而在几分钟内形成了Bi_(2)CrO_(6)晶体。微波辅助合成的Bi_(2)CrO_(6)晶体在光催化和光电化学测试中表现出更好的光生电荷分离以及水氧化活性。此外实验中观察到光生电子和空穴在Bi_(2)CrO_(6)晶体的不同晶面之间发生空间分离,通过进一步在不同晶面上光沉积选择性负载还原和氧化助催化剂,显著增强了光催化活性。这项工作为制备高效太阳能转换的半导体光催化剂提供了一种可行的解决方案。

GaAsBi半导体材料的制备及应用研究进展

稀铋Ⅲ-Ⅴ半导体材料在电子和光电子领域具有广泛的应用前景,其制备方法主要有分子束外延法(MBE)和金属有机物气相外延法(MOVPE)。本文聚焦于具有较大带隙收缩、温度不敏感以及强自旋轨道分裂等特殊物理特性的GaAs_(x)Bi_(1-x)半导体材料,对其制备方法和研究进展进行了综述。研究人员对GaAsBi材料的研究主要集中在薄膜、多量子阱、纳米线和量子点材料的制备。在薄膜材料方面,侧重于研究制备工艺条件对GaAsBi薄膜的影响,例如低衬底温度、低生长速率和非常规的Ⅴ/Ⅲ束流比;在多量子阱材料方面,采用双衬底温度技术有效减少Bi偏析问题;对于纳米线和量子点材料,金属Bi作为表面活性剂可以改善材料的形貌和光学性能。然而,目前在该材料研究和应用方面仍存在挑战,如薄膜材料的结晶质量恶化和金属Bi分凝团聚,以及量子点材料中Bi的均匀性和形成机制的争议。解决这些问题对于提高GaAs_(x)Bi_(1-x)半导体材料的质量和促进器件发展具有重要意义。

铋基材料光催化还原水中六价铬的研究进展

光催化还原是处理水溶液体系中六价铬(Cr(VI))的一种新方法.层状铋(Bi)基材料具有增强的光捕获能力和可调的带隙能量,被认为是一种光催化还原去除Cr(VI)的有效材料.本文从修饰策略(如异质结、缺陷工程和掺杂)和工艺变量(如溶液p H和添加剂的类型/数量)等方面,对用于光催化还原处理Cr(VI)的铋基材料的改进机制进行深入总结.此外,采用工业上用作关键指标的优值系数(FoM),对各种铋基材料的性能进行评估.结果发现,平均粒径为5-10 nm,具有shuriken形状的BiVO_(4)具有最高的FoM值(3.45×10^(-5) molg^(-1)Wh^(-1)),且其光催化还原性能最好.同时,与其他非铋基催化剂相比,BiVO_(4)的光催化还原Cr(VI)性能也具有很好的优势.但是,目前铋基催化剂成本较高,且光催化还原过程能耗较大,距离大规模实际应用还有一定的距离.未来,为实现铋基催化剂光催化还原处理含Cr(VI)废水的大规模应用,应大幅度降低催化剂的生产成本,并提高催化剂光子吸收效率从而进一步提高能源利用率.

半导体光催化剂BiOCl异质结的构建及应用

氯氧化铋(BiOCl)半导体因其独特的层状结构和可调控的电子结构,而在光催化解决环境问题和能源问题领域备受关注。为了提高BiOCl对太阳光的利用率、抑制光生电子-空穴对的高复合率和增强光电子的还原能力等,研究人员对此作出了巨大的努力。其中,构建异质结是最有效的削弱这些缺陷的方法之一。本文主要综述了Z-型、Ⅱ-型、p-n结以及S-型四类异质结的电荷传递机理以及重点介绍了一些具有优异光催化性能的BiOCl异质结。同时,对一些异质结的光催化降解性能进行了比较分析。其中,S型异质结不仅具有高效的电荷分离能力,还有强的氧化还原能力,因此其表现出优异的光催化性能。此外,本文还简述了BiOCl异质结在降解有机污染物、还原CO_(2)、还原重金属和分解H_(2)O等方面的应用。总结了当前BiOCl异质结遇到的一些问题。最后针对BiOCl异质结的构效关系、合成复杂等问题,提出了计算机模拟、载体负载、新技术开发的发展方向。

La_(2)O_(3)/Bi_(5)O_(7)I光催化剂的制备和降解抗生素性能研究

以稀土镧元素修饰铋系半导体光催化剂,增强其光催化降解性能。通过溶剂热法合成BiOI、La(OH)_(3)和La(OH)_(3)/BiOI光催化剂,再利用煅烧法制备Bi_(5)O_(7)I、La_(2)O_(3)和La_(2)O_(3)/Bi_(5)O_(7)I光催化剂,对上述材料进行表征分析,研究在可见光下降解四环素的活性。结果表明,BiOI、Bi_(5)O_(7)I、La(OH)_(3)∶BiOI=2∶1以及La_(2)O_(3)∶Bi_(5)O_(7)I=1∶2的四环素去除率分别为84.0%、53.7%、91.7%以及90.9%;La_(2)O_(3)∶Bi_(5)O_(7)I=1∶2复合光催化剂的降解速率常数最高,为Bi_(5)O_(7)I的2倍,La(OH)_(3)∶BiOI=2∶1的1.15倍。

卤氧化铋(BiOX,X=Cl,Br,I)基材料在光电催化降解水中污染物领域的研究进展

光电催化(PEC)技术已成为一种广泛应用于污染物降解领域的有效技术,开发具有高催化性能的半导体光电极是其关键技术之一。卤氧化铋BiOX(X=Cl,Br,I)因其良好的晶体结构、光学和电学性质以及可见光催化活性等被广泛研究,并用于开发新型异质结光电催化材料,以提高其催化效率。基于此,综述了BiOX材料的结构、光学特性及合成方法,重点概括了BiOX基异质结光阳极材料在光电催化领域的最新研究成果,并对其前景进行了展望。

卤氧化铋光催化剂的研究进展

卤氧化铋BiOX(X=Cl,Br,I)因其独特的层状结构和适合的禁带宽度,在可见光下表现出很好的光催化活性,成为近年来新型光催化剂的研究热点之一。本文概述了国内外对卤氧化铋光催化剂的研究动态和发展成果,从结构角度总结了BiOX材料的制备和设计。卤氧化铋材料的结构维度直接关系到它的比表面积、吸光能力、吸附性能和载流子迁移速率,从而影响其性能和作用。通过掺杂、负载、构建异质结等改性方法,提高了卤氧化铋的光催化性能,并简单叙述了卤氧化铋光催化剂的固定化。最后指出通过制备方法、能带结构及催化机理的深入研究,实现催化剂制备-结构-性能的可调控化,以拓展其应用领域是卤氧化铋光催化剂未来的研究方向。

纳米BiVO_4的制备表征及光催化性能研究

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为分散剂,采用水热合成法制备了纳米钒酸铋,采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱进行了结构表征。通过模型化合物亚甲基蓝的降解脱色实验研究了其光催化活性,考察了亚甲基蓝初始浓度、催化剂加量、pH等因素对降解率影响。结果表明,纳米BiVO4在可见光照射下具有良好的光催化性能,450 W高压汞灯光照2.0 h,可使浓度为10 mg/L亚甲基蓝溶液的降解率达90%。在环境水污染治理中有良好的应用前景。

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。

不同形貌Bi_2S_3纳米结构的研究进展

近来,半导体Bi2S3纳米材料由于在电视摄像、热电设备、电子和光电子器件以及红外光谱学上的广泛应用而引起了人们的极大关注。到目前为止,许多方法已被用来合成不同形貌的Bi2S3纳米结构。本文综述了Bi2S3纳米材料合成的最新研究进展,并对其发展趋势和前景进行了展望。

半导体热电材料Bi_2Te_3膜的电化学制备

研究了不同沉积电位对电化学生长半导体热电材料Bi2Te3膜沉积过程、膜形貌、结晶性及相结构的影响。利用I-V循环扫描曲线分别研究了纯Bi3+、纯Te4+及其两种离子的混合溶液电化学特性;应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)对膜的微观表面形貌、相结构及成分进行了表征。研究表明:生长的样品为斜方六面体(rhombohedral)晶体结构的Bi2Te3,薄膜表面平整致密,为明显的柱状晶结构,具有(110)择优取向;沉积电位越接近还原峰最大电流处,膜的生长电荷效率越高,薄膜结晶性也越好。

工艺因素对Bi_2O_3、MnO_2掺杂[(Pb,Ca)La](Fe,Nb)O_3陶瓷体系微波介质性能的影响

研究了烧结工艺对Bi2O3及MnO2掺杂[(Pb0.5Ca0.5)0.92 La0.08](Fe0.5 Nb0.5)O3陶瓷体系显微结构及介电性能的影响.研究表明Bi2O3及MnO2的加入可降低体系的烧结温度100～140℃,同时提高体密度.XRD图谱、SEM及微波介电性能证明950℃是最佳的煅烧温度.烧结温度对晶粒形貌有显著影响,随烧结温度的增加晶粒尺寸不断增加,但超过一定值后不断减小的气孔率又会增加.当掺杂物的质量比(Bi2O3/MnO2)K=1,掺杂物质量百分含量W=1%,烧结条件为1050℃,保温4h,体系微波介电性能可达:εr=91.1,Qf=4870GHz,τf=1.85×10-5/℃.

反应烧结压力对Bi_2Te_3半导体材料组织与性能的影响

以Bi和Te的单质为原料,用固相反应烧结法制备Bi2Te3P型半导体制冷材料.实验采用X射线衍射仪、莱卡光学显微镜分析压制工艺对材料组织性能的影响.实验结果表明:压力增加,塞贝克系数减少.压力较小时有BiTe存在,压力增加BiTe减少,Bi2Te3增加。

煅烧温度对花朵状钨酸铋光催化活性的影响（英文）

钨酸铋在水相体系中能光催化降解有机污染物,而对于钨酸铋光催化活性影响因素的研究非常少.本文研究了煅烧温度对花朵状钨酸铋光催化活性的影响.以钨酸钠和硝酸铋为原料,在160°C下水热反应20 h,合成催化剂,并经不同温度煅烧3 h.用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、紫外-可见漫反射吸收光谱(UVVis DRS)和荧光(PL)光谱表征样品.结果表明,这些样品具有十分相似的相组成和电子结构.然而,对于水中苯酚的降解,钨酸铋的光催化活性显示出了很大的差异.钨酸铋的光催化活性随着煅烧温度的升高,先上升后下降,最优煅烧温度为350°C,并且不受样品比表面积大小的影响.这些样品的活性差异主要归结于钨酸铋的结晶度、吸光性和表面缺陷对其光生载流子分离效率的综合影响.

g-C_(3)N_(4)基异质结的光催化应用研究进展

半导体异质结光催化剂因其在太阳能利用和转化方面广阔的应用前景而备受关注。合理构建两种或两种以上半导体材料的异质结构,可以集成多种组分的优点,改善光生电荷分离,扩大对可见光的吸收范围,保持光催化剂的高氧化还原能力。近年来,由于g-C_(3)N_(4)具有合成简单、稳定性高、独特的光学和电学特性等诸多优点,g-C_(3)N_(4)基异质结构的构建成为研究热点。本文针对近年来g-C_(3)N_(4)基异质结改性的研究现状,依据g-C_(3)N_(4)与其他半导体电荷转移路径的不同综述了三种异质结结构(g-C_(3)N_(4)基Ⅱ型异质结、g-C_(3)N_(4)基Z型异质结和g-C_(3)N_(4)基S型异质结),以及其在环境修复和能源方面的应用。最后对g-C_(3)N_(4)基异质结光催化剂存在的问题进行总结和展望。

片状铋/钒酸铋复合催化剂的制备及其光催化性能

用溶剂热法合成了一系列不同铋含量的片状铋/钒酸铋(Bi/BiVO4)复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、氮气吸附脱附和光电流响应等技术对所制备的催化剂进行了表征。通过氙灯下光催化降解亚甲基蓝的性能来评价样品的光催化活性,实验结果表明铋的自掺杂能显著提高钒酸铋的光催化活性。最后,通过自由基捕获实验对铋/钒酸铋光催化机理进行了探讨。

钒酸盐可见光催化防污材料研究进展

生物污损是海洋工程材料在服役过程中面临的重要问题之一,因此,开发高效、环保的新型防污材料具有重要意义。基于半导体材料的可见光催化防污技术绿色、广谱、高效,在海洋防污领域有巨大的应用前景。本文从可见光催化防污材料和作用机理的角度,阐述了近年来在钒酸盐半导体材料体系方面的研究进展。作为一种新型的防污材料,基于钒酸盐的可见光催化防污技术有望在海洋防污领域中提供一种新的策略。

卤氧化铋薄膜的制备及其在海洋防污应用中的进展

海洋生物污损引起的一系列经济损失和安全问题,是海洋开发过程中必须面临的重要问题之一,因此开发新型高效的防污技术具有重要意义。随着光催化抗污技术的发展,其在海洋防污的应用受到了广大研究者的关注。卤氧化铋(BiOX,X=Cl、Br、I)薄膜作为一种新型半导体薄膜,由于具有优异光催化性能、较高的机械强度和易于回收等优点,而成为应用于光催化防污领域中新的研究热点。综述了BiOX半导体薄膜的制备方法及其应用领域的最新进展。首先,在海洋污损与现存防污技术的研究背景下,概述了光催化技术应用于海洋防污的潜力。其次,综述了国内外当前BiOX薄膜制备技术及其应用领域,并介绍了各种方法的优缺点。之后总结了BiOX半导体膜在海洋防污领域的最新应用研究,其中特别强调了海洋环境中膜材料应用的必要性。最后,展望了BiOX半导体薄在海洋防污领域的发展前景,概述了可能产生突破性研究成果的发展方向,为进一步将BiOX薄膜应用于海洋防污领域打开了新的视角。

铋基半导体复合二氧化钛光催化研究进展

光催化因绿色环保、可利用丰富的太阳能被广泛应用于环境污染治理和能源开发领域。二氧化钛作为典型的半导体光催化剂,因制备简易、价格低廉、对环境友好而一直备受关注。然而其较宽的禁带宽度、光生载流子易复合等缺点限制了其广泛应用,解决这些缺陷成为目前的主要工作。铋基半导体材料由于较为特殊的结构、带隙能较低、在可见光下有较高的光催化活性而近年来被关注。铋基半导体复合二氧化钛,能够突破二氧化钛固有的缺陷,从而进一步提高其复合体系的可见光光催化活性。介绍了二氧化钛的结构和催化原理,在此基础上着重综述了几种典型的铋基半导体复合二氧化钛纳米材料的制备方法、可见光催化原理以及应用。

可见光响应改性BiOCl光催化剂研究进展

综述了近年来可见光响应改性BiOCl的研究成果,综合了研究者们针对BiOCl只能响应紫外光,对光的利用率低这一问题进行的改性研究,总结了半导体复合,氧空位缺陷调控,金属与非金属掺杂改性,聚合物敏化等方法改性的BiOCl的制备流程,分析了各类改性方法拓宽BiOCl的可见光响应范围、提升光生电子-空穴对寿命、改善比表面积特性的主要原理,阐述了改性BiOCl在可见光下降解染料废水、光解水产氢和处理毒性有机物等应用方面的光催化效果,并对BiOCl进一步研究的趋势与前景进行了展望。