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钼酸铋基光催化材料的设计及其光催化性能研究

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钼酸铋基光催化材料的设计及其光催化性能研究

作者：邹晨涛湖北师范大学

学位级别：硕士

钼酸铋光催化剂作为一种奥里维里斯(Aurivillius)型重要的可见光响应的光催化剂得到了越来越多的关注。然而钼酸铋光催化剂存在可见光吸收能力较弱、光生载流子迁移速率较慢、复合速率较高等缺点导致其光催化活性较差。研究者们通过诸... 详细信息

钼酸铋光催化剂作为一种奥里维里斯(Aurivillius)型重要的可见光响应的光催化剂得到了越来越多的关注。然而钼酸铋光催化剂存在可见光吸收能力较弱、光生载流子迁移速率较慢、复合速率较高等缺点导致其光催化活性较差。研究者们通过诸如构建复合异质结、金属沉积、铁电极化等方法解决这些问题。本文设计了在层状微球表面沉积金属Bi、一步溶剂热法构建花状异质结光催化剂和铁电极化作用于的方法来提升钼酸铋材料的光催化性能。首先,通过溶剂热法合成了微球。通过原位沉积的方法将金属Bi沉积至微球表面构建异质结光催化剂。可见光光照40min时,纯对罗丹明B(Rh B)溶液和双酚A(BPA)溶液的降解效率仅为30.5%和31.2%,但是引入金属Bi后,异质结光催化剂的光催化活性明显提高。当Bi的负载量为15%时(该催化剂记为Bi-Mo-2),复合催化剂的光催化活性最高,对Rh B和BPA的降解率可达到97.8%和92%。Bi-Mo-2对Rh B和BPA的降解速率常数分别是的10.8和6.9倍。复合催化剂增强的光催化活性可能归因于界面的光生电子-空穴复合率的降低、比表面积的增大和光吸收范围的拓宽。该体系对BPA的降解过程进行了研究,分析了其降解路径。Bi-Mo-2复合催化剂的荧光强度低于纯和金属Bi,表明复合催化剂的形成抑制了电子和空穴的复合。光电化学的阻抗和瞬态光电流响应测试也表明光生载流子的快速转移和分离。捕获实验表明,空穴是主要的活性物种,羟基自由基和超氧自由基也有一定的作用。复合物增强的光催化活性可能归因于金属Bi的等离子体表面共振(SPR)效应导致的更快的电子空穴分离效率和增强的光吸收能力。在此基础上结合紫外-可见漫反射光谱(DRS)和Mott-Schottky曲线提出可能的光催化机理。其次,通过一步溶剂热法构建花状异质结光催化剂。该合成方法绿色、简便。由于的氧化能力较弱,故通过引入宽带隙的来提高其对抗生素环丙沙星(CIP)溶液光催化降解性能。该体系深入探讨了钼源对复合物合成的影响。实验结果表明,当以作为钼源时(该催化剂记为S-1),合成的复合催化剂具有最优的形貌和晶型,同时具有最佳的光催化降解活性。在光照射40 min时,和对CIP溶液的降解效率仅为54.3%和41.4%。但是,构建异质结后,S-1对CIP的光催化降解活性达到了95.7%。S-1对CIP的降解速率常数为0.0699 min,分别是和的4.13和5.68倍。从实际应用出发,研究了CIP中常见的共存无机盐离子对复合催化剂降解活性的影响。结果表明,、和对复合催化剂降解CIP溶液的影响较小。另外,研究了初始CIP溶度对复合催化剂降解活性的影响,结果表明,随着CIP溶液浓度的增加,催化剂对CIP的降解逐渐减小,当CIP浓度增加至40 mg/L时,复合催化剂的降解效率仍能达到63.1%。最后,循环利用实验证明了复合物具有较高的稳定性。XRD、SEM、TEM、XPS和EDS mapping等表征证明了纳米颗粒紧密的固定在层状微球纳米片的表面形成异质结。复合催化剂增强的光催化活性可能归因于异质结间更快的光生载流子的分离及迁移速率以及增大的比表面积和增强的光吸收能力。在此基础上结合密度泛函理论计算、Mott-Schottky和DRS表征提出一种可能的光催化机理。最后,通过对铁电光催化剂和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构建的有机-无机复合膜材料施加电场极化,来探究铁电极化对光催化剂活性提升的影响。未极化的在光照40 min时降解Rh B的效率为57.6%,在光照150 min时对BPA的降解效率为33.4%。在15 V电压下极化1.5 h的材料(该催化剂记为BMO-2)在同条件下的降解Rh B和BPA效率分别达到98.1%和79.2%,光催化活性得到了较大的提升。光催化活性提升的原因归因于内部电场的增强。未极化的的内电场的铁电畴是无序、分布不均匀的,光生载流子非常容易发生体内复合。当外加电场极化时,的铁电畴趋于有序,极化方向趋于同一方向,表面一侧(C区)产生正电荷,在另一侧(C区)产生负电荷,从C区指向C区的极化电场推动光生电子(e)和空穴(h)分别迁移到C和C区域。这一过程促使光生电荷载流子快速从体内迁移至表面,提高和延长了光生载流子的分离效率和寿命,导致光催化活性的提升。

关键词：钼酸铋光催化剂金属沉积铁电极化异质结

铁电极化对层状Bi2MoO6光催化性能的增强

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无机化学学报 2020年第9期36卷 1717-1727页

作者：邹晨涛张志廖文静杨水金湖北师范大学化学化工学院污染物分析与资源化技术湖北省重点实验室黄石435002 湖北师范大学先进材料研究院黄石435002

通过对铁电光催化剂Bi2MoO6和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构建的有机-无机复合膜材料施加电场极化,来探究铁电极化对Bi2MoO6光催化剂活性提升的影响。未极化的Bi2MoO6在光照40 min时降解罗丹明B(RhB)的效率为57.6%,在光照150min时对双酚A(B... 详细信息

通过对铁电光催化剂Bi2MoO6和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构建的有机-无机复合膜材料施加电场极化,来探究铁电极化对Bi2MoO6光催化剂活性提升的影响。未极化的Bi2MoO6在光照40 min时降解罗丹明B(RhB)的效率为57.6%,在光照150min时对双酚A(BPA)的降解效率为33.4%。在15 V电压下极化1.5 h的Bi2MoO6材料在相同条件下降解罗丹明B和双酚A的效率分别达到98.1%和79.2%,光催化活性得到了较大的提升。光催化活性提升的原因归因于内部电场的增强。未极化的Bi2MoO6的内电场的铁电畴是无序、分布不均匀的,光生载流子非常容易发生体内复合。当外加电场极化Bi2MoO6时,Bi2MoO6的铁电畴趋于有序,极化方向趋于同一方向,表面一侧(C^+区)产生正电荷,在另一侧(C^-区)产生负电荷,从C^-区指向C^+区的极化电场推动光生电子和空穴分别迁移到C^+和C^-区域。这一过程促使光生电荷载流子快速从体内迁移至表面,提高和延长了光生载流子的分离效率和寿命,导致光催化活性的提升。

关键词：光催化半导体 Bi2MoO6 极化可见光双酚A

一步法制备Bi2MoO6/CoMoO4绣花球结构及其光催化性能

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无机化学学报 2020年第8期36卷 1446-1456页

作者：张志邹晨涛杨志远杨水金湖北师范大学化学化工学院污染物分析与资源化技术湖北省重点实验室黄石435002 湖北师范大学先进材料研究院黄石435002

以五水硝酸铋为铋源,采用简易的一步水热法合成出Bi2MoO6/CoMoO4绣花球结构。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)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)和电化学测... 详细信息

以五水硝酸铋为铋源,采用简易的一步水热法合成出Bi2MoO6/CoMoO4绣花球结构。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)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)和电化学测试等表征对所制备催化剂的物相组成、微观形貌、光学性质以及光生电荷复合效率进行了分析。研究结果表明,引入Bi2MoO6之后,Bi2MoO6/CoMoO4复合异质结的光吸收范围明显被拓宽,其光生电荷的分离率也得到了提升。以亚甲基蓝和头孢曲松钠为污染物来模拟废水,在可见光的条件下评估催化剂样品的光催化降解活性。在可见光下光照60 min后,Bi2MoO6负载量为30%(w/w)的复合物具有最佳的光催化性能,其降解速率常数约为纯CoMoO4的2倍。基于实验的所有表征,进一步地研究了Bi2MoO6/CoMoO4体系相应的光催化机理。

关键词：光催化异质结水热法 Bi2MoO6 CoMoO4 可见光

煤矿巷道掘进作业智能监测与安全预警技术研究

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科技创新导报 2022年第7期19卷 1-3页

作者：邹晨涛兖矿能源集团股份有限公司南屯煤矿山东邹城273500

煤矿巷道掘进工作面受多方面因素的影响,其工作危险度较高,井下安全始终是人们注重的核心问题。互联网不断普及,井下工作实施中充分融入先进技术,促使整个工作开展更具智能化、现代化,从源头实现人员劳动力解放。随着智能化、网络化水... 详细信息

煤矿巷道掘进工作面受多方面因素的影响,其工作危险度较高,井下安全始终是人们注重的核心问题。互联网不断普及,井下工作实施中充分融入先进技术,促使整个工作开展更具智能化、现代化,从源头实现人员劳动力解放。随着智能化、网络化水平显著提升,新掘进设备不断应用,致使整个工作面安全监测的新风险也有所增加。掘进面开采过程中,原有工作监测模式滞后,无法动态化收集井下作业、确保各环节工作实现安全性操作,监测状况难以实现可视化。上述问题的产生对整个施工人员正式工作安全性构成严重的威胁,也影响整个井下管理工作的开展和落实。为显著提升整个井下开采工作面的安全性,应积极做好安全动态化监测和预警工作,逐步提升其监测和预警智能化水平,有必要开展智能化监测和安全预警技术分析。

关键词：煤矿巷道掘进作业监测安全预警智能识别

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高强支护在采煤掘进过程中的技术应用

科技创新导报 2022年第8期19卷 55-57页

作者：邹晨涛兖矿能源集团股份有限公司南屯煤矿山东邹城273500

高强支护作为采煤掘进中较为常用的支护技术,其主要功能是对围岩结构中强度和整体度不足的地方进行支护,在保证矿井围岩结构稳定性的基础上,确保采煤掘进的安全性。本文在阐述高强支护内容特征及主要作用的基础上,分析采煤掘进中高强支... 详细信息

高强支护作为采煤掘进中较为常用的支护技术,其主要功能是对围岩结构中强度和整体度不足的地方进行支护,在保证矿井围岩结构稳定性的基础上,确保采煤掘进的安全性。本文在阐述高强支护内容特征及主要作用的基础上,分析采煤掘进中高强支护技术的应用情况,并探讨当前高强支护技术应用对策,期望能提升高强支护技术应用水平,保证采煤掘进面稳定性和安全性,进而促进矿产企业的持续、稳步发展。

关键词：采煤掘进高强支护技术要点应用措施

钛-钼系二元复合氧化物复合材料的制备及光催化降解性能研究进展

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精细石油化工进展 2018年第2期19卷 50-53,57页

作者：邹晨涛杨水金湖北师范大学化学化工学院湖北黄石435002

综述了国内外近年来关于钛-钼系二元复合氧化物复合材料的研究进展,详述了元素掺杂、金属离子修饰、复合半导体等方法改性制备钛-钼系复合材料及其光催化降解性能。钛-钼系二元复合氧化物复合材料具有拓宽可见光响应及优越的光催化降解... 详细信息

综述了国内外近年来关于钛-钼系二元复合氧化物复合材料的研究进展,详述了元素掺杂、金属离子修饰、复合半导体等方法改性制备钛-钼系复合材料及其光催化降解性能。钛-钼系二元复合氧化物复合材料具有拓宽可见光响应及优越的光催化降解性能。。

关键词：钛-钼系二元复合光催化研究进展复合材料

不同形貌Bi2MoO6光催化剂合成及其可见光催化性能

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不同形貌Bi2MoO6光催化剂合成及其可见光催化性能

Fe^(3+)/Bi_2MoO_6光催化剂的制备及其光催化性能研究

2018年中西部地区无机化学化工学术研讨会

作者：邹晨涛王子静杨水金湖北师范大学化学化工学院

近年来,由于染料的广泛使用,有机染料废液中的污染物已成为主要废水污染物。为了解决这个问题,基于半导体光催化降解有机污染物在废水处理中是一个很理想的解决办法。半导体光催化氧化已被公认作为整治环境最有前途的技术之一。为了充... 详细信息

近年来,由于染料的广泛使用,有机染料废液中的污染物已成为主要废水污染物。为了解决这个问题,基于半导体光催化降解有机污染物在废水处理中是一个很理想的解决办法。半导体光催化氧化已被公认作为整治环境最有前途的技术之一。为了充分利用太阳能,一些具有可见光响应性质的半导体被人们所开发。Aurivillius型氧化物具有以下通式:BiABnO (A=Ca,Sr,Ba,Pb,Na;B=Ti,Nb,Ta,Mo,W)。由于它们的分层结构以及独特的属性引起了人们的兴趣。其中,BiMoO是典型的Aurivillius氧化物,它含有(BiO)层及MoO钙钛矿片层的层状结构。它的禁带宽度约为2.53 eV,对应最大吸收边带约为490 nm,因此它对可见光有响应它显示出较高的可见光光催化活性。本研究以硝酸铋,钼酸钠为原料,采用溶剂热的方法合成了三种微球形貌的BiMoO光催化剂,研究形貌对光催化降解活性的影响。采用SEM对制备的样品进行表征,如图所示,所制备的BiMoO催化剂分别为花状微球(Fig.1a)、微球(Fig.1b)和层状微球(Fig.1c)形貌,将这三种形貌钼酸铋分别记作A、B、C。通过测试该催化剂对罗丹明B的可见光光催化降解过程评估其光催化活性。将50mg光催化剂加入10mg/L的罗丹明B溶液中,经过30min暗处理,以达到吸附-脱附平衡。用λ>420nm的可见光作为光源光催化降解罗丹明B溶液。如Fig.1d所示,钼酸铋A催化剂的光催化降解罗丹明B溶液的性能最好,这可能归因于花状微球形貌具有最高的比表面积。此形貌BiMoO制备原料价格低廉,合成方法简便,在可见光下降解罗丹明B溶液性能较好,有一定的应用前景。

关键词：形貌 Bi2MoO6 光催化

来源： cnki会议评论

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徐州工程学院学报（自然科学版） 2018年第4期33卷 33-38页

作者：杨水金邹晨涛王俊杰湖北师范大学化学化工学院湖北黄石435002

采用溶剂热法制备不同负载量的Fe^(3+)/Bi_2MoO_6复合物.通过XRD和SEM证明了Fe^(3+)/Bi_2MoO_6复合物的结构;通过DRS证明Fe^(3+)/Bi_2MoO_6复合物具有更宽的光吸收范围;通过BET证明了Fe^(3+)/Bi_2MoO_6复合物的比表面积大于Bi2MoO6.提出了Fe^(3+)/Bi_2MoO_6复合物在可见光下降解染料RhB的可能存在的反应机理.最后,通过重复实验验证了Fe^(3+)/Bi_2MoO_6复合物的光催化稳定性.

关键词： Fe^3+ Bi2MoO6 可见光光催化溶剂热复合物

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铋系复合化合物的制备及其光催化性能研究

铋系复合化合物的制备及其光催化性能研究