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柔性氧化铋X射线防护材料研究

针织工业 2024年第6期 83-88页

作者：洪琴陈帅侯硕刘元军天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 中广核研究院有限公司、中国广东省深圳市大亚湾核电站广东深圳518124

传统含铅X射线防护材料寿命短、耐用性差、透气性差,且铅材料毒性大,会污染环境,难以满足人们需要。与铅材料相比,使用氧化铋材料制备的柔性X射线防护材料具有舒适、轻薄、无毒、环保、X射线衰减效率高等优点,可作为铅的良好替代物。文... 详细信息

传统含铅X射线防护材料寿命短、耐用性差、透气性差,且铅材料毒性大,会污染环境,难以满足人们需要。与铅材料相比,使用氧化铋材料制备的柔性X射线防护材料具有舒适、轻薄、无毒、环保、X射线衰减效率高等优点,可作为铅的良好替代物。文章综述柔性氧化铋X射线防护材料的国内外最新研究现状,并展望柔性氧化铋X射线防护材料的发展方向。

关键词：氧化铋 X射线防护材料屏蔽效率

蕨草状氧化铋/碳纸柔性复合物的原位制备及其增强的光催化活性

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硅酸盐学报 2023年第1期51卷 49-57页

作者：赫荣安黄谧妍徐璐瑶司舒同何锦涛许第发环境光催化应用技术湖南省重点实验室长沙学院长沙410022

氧化铋(Bi_(2)O_(3))是一种重要的可见光光催化剂,在光催化降解有机污染物、污水处理方面有较大的应用潜力。然而,Bi_(2)O_(3)比表面积较低、其光生电子与空穴复合快等缺点都导致其光催化性能较差,严重制约了其应用。同时,Bi_(2)O_(3)... 详细信息

氧化铋(Bi_(2)O_(3))是一种重要的可见光光催化剂,在光催化降解有机污染物、污水处理方面有较大的应用潜力。然而,Bi_(2)O_(3)比表面积较低、其光生电子与空穴复合快等缺点都导致其光催化性能较差,严重制约了其应用。同时,Bi_(2)O_(3)的粉末形态不利于回收利用,也使其应用受到较大的限制。为此,以柔性导电碳纸作基底,采用电化学沉积和后续原位氧化的方法,制备了柔性Bi_(2)O_(3)/碳纸复合光催化剂,以提高其光催化性能和操作便利性。制备的复合物中,具有蕨草状分级结构的β-Bi_(2)O_(3)牢固地长在碳纸基底上。在可见光光催化分解水中苯酚的反应中,Bi_(2)O_(3)/碳纸复合物的光催化性能不仅明显优于无分级结构的α-Bi_(2)O_(3)粉体,还优于有一定分级结构的β-Bi_(2)O_(3)。结合N2吸附、紫外可见漫反射光谱、荧光和自由基测试等测试分析,发现Bi_(2)O_(3)/碳纸复合光催化剂的性能提升源于Bi_(2)O_(3)的分级结构和导电碳纸的电子捕获作用。分级结构有利于Bi_(2)O_(3)的光吸收和与反应物的接触,而碳纸的电荷捕获作用能有效分离Bi_(2)O_(3)的光生电子和空穴,从而共同促进光生载流子的有效利用。此外,复合光催化剂所具有的宏观尺度、柔性和二维形貌等特征也使其使用和回收变得更为方便。本研究为柔性分级结构光催化剂的设计提供了一个新的思路。

关键词：氧化铋碳纸分级结构原位制备光催化

氧化铋光催化剂改性及其在环境领域的应用研究进展

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应用化工 2023年第12期52卷 3469-3474页

作者：杨悦陈施颖王晓雪吕玖清修欢卢鹏重庆工商大学环境与资源学院重庆400067 重庆市南岸区生态环境监测站重庆400060 重庆工商大学环境保护研究所有限公司重庆400067

介绍了Bi_(2)O_(3)的结构和性质,其次归纳了元素掺杂、构建异质结、表面修饰、特殊形貌构建等几种改性措施;总结了改性Bi_(2)O_(3)光催化剂在去除难降解有机污染物(染料废水、酚类、药物类、挥发性有机物)中的应用;最后对Bi_(2)O_(3)的... 详细信息

介绍了Bi_(2)O_(3)的结构和性质,其次归纳了元素掺杂、构建异质结、表面修饰、特殊形貌构建等几种改性措施;总结了改性Bi_(2)O_(3)光催化剂在去除难降解有机污染物(染料废水、酚类、药物类、挥发性有机物)中的应用;最后对Bi_(2)O_(3)的发展趋势及面临的挑战进行了展望,为Bi_(2)O_(3)的深入研究和工业生产应用提供了理论依据。

关键词：氧化铋光催化改性有机污染物

氧化铋/聚丙烯腈复合纳米纤维膜的制备及其X射线防护性能

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东华大学学报（自然科学版） 2023年第6期49卷 26-32,42页

作者：陈晶晶孟胜楠刘洪玲斯阳俞建勇丁彬东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织科技创新中心上海201620

为探究氧化铋/聚丙烯腈复合纳米纤维膜的制备工艺及其X射线防护性能,以聚乙二醇为分散剂、聚丙烯腈为聚合物,将氧化铋均匀分散到聚合物溶液中,通过静电纺丝技术制备氧化铋/聚丙烯腈复合纳米纤维膜,研究氧化铋添加量对纤维膜微观形貌、... 详细信息

为探究氧化铋/聚丙烯腈复合纳米纤维膜的制备工艺及其X射线防护性能,以聚乙二醇为分散剂、聚丙烯腈为聚合物,将氧化铋均匀分散到聚合物溶液中,通过静电纺丝技术制备氧化铋/聚丙烯腈复合纳米纤维膜,研究氧化铋添加量对纤维膜微观形貌、力学性能及X射线防护性能的影响。结果表明:以氧化铋与聚丙烯腈的质量百分比为160%构筑的前驱体溶液,经静电纺丝并于60℃干燥2 h后可获得颗粒分散均匀、纤维形貌良好的轻质(密度为0.21 g/cm^(3))纳米纤维膜,其在20~120 kV管电压下的X射线衰减效率高于50%,质量衰减系数在20 kV电压下达62.16 cm^(2)/g,具有良好的X射线防护效果,这对无铅、轻质、高屏蔽效率X射线防护材料的发展具有重要意义。

关键词：氧化铋聚丙烯腈纳米纤维膜 X射线防护静电纺丝

氧化铋基半导体复合材料的制备及去除金霉素性能研究

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氧化铋基半导体复合材料的制备及去除金霉素性能研究

作者：窦兴爽内蒙古大学

学位级别：硕士

抗生素的广泛使用在给人类带来福利的同时也破坏着生态环境,特别是抗生素耐药性的不断增强使水污染治理问题更加严峻。吸附法和高级氧化法都是水污染治理中的常用办法,但是将二者相结合的方法却鲜有报道。本文以氧化铋为研究对象,通过... 详细信息

抗生素的广泛使用在给人类带来福利的同时也破坏着生态环境,特别是抗生素耐药性的不断增强使水污染治理问题更加严峻。吸附法和高级氧化法都是水污染治理中的常用办法,但是将二者相结合的方法却鲜有报道。本文以氧化铋为研究对象,通过构建复合材料,提高了单一材料对金霉素的去除效率。具体研究内容如下:(1)通过两步溶剂热法合成了BiO/Ce O/CeO复合材料。复合材料的合成一方面通过提高BiO和Ce O的比表面积,进而提高它的吸附性能;另一方面通过提高BiO和Ce O的光响应能力,进而提高它的光降解性能。在对金霉素(20 mg/L)的去除实验中,BC-2(n :n =2:1)复合材料的吸附和降解性能最佳。分别为:在60 min内对金霉素的吸附效率为56%,分别是BiO(24%)和Ce O(12%)的2.3和4.6倍;在150 min内对金霉素的降解效率为69%,相比BiO(59%)和Ce O(54%)分别提高了10%和15%。此外,通过系列实验找到了此材料的最佳去除条件。(2)通过溶剂热法和煅烧法成功制备了花状BiO/BiOCO结构微球,并进一步以凝胶法制备了光催化水凝胶。复合材料的合成一方面通过提高BiO和BiOCO的比表面积,进而提高它的吸附性能;另一方面通过提高BiO和BiOCO的光响应能力,进而提高它的光降解性能。在对金霉素(70 mg/L)的去除实验中,BB-3(BiO/BiOCO-320℃)复合材料表现出最优异的去除效率。分别为:在60 min内对金霉素的吸附效率为49%,分别是BiO(32%)和BiOCO(30%)的1.50和1.63倍;在可见光照射下,60 min内对金霉素的降解效率达到了63%,相比BiO(40%)和BiOCO(33%)分别提高了23%和30%。此外,通过系列实验找到了此材料的最佳去除条件。

关键词：氧化铋吸附光催化金霉素异质结

氧化铋以及钯基单原子合金团簇的物理及催化性质研究

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氧化铋以及钯基单原子合金团簇的物理及催化性质研究

作者：冯思雅河南师范大学

学位级别：硕士

目前大气污染问题日益严重,大气中的有害气体主要包括CO、CO2、SO2等,如何处理这些有害气体显得尤为重要。通过电化学催化还原CO2具有巨大的研究前景。在电化学催化CO2领域,“P型金属”(Sn,In,Bi和Pb)及其氧化物主要产生甲酸,而且在实... 详细信息

目前大气污染问题日益严重,大气中的有害气体主要包括CO、CO2、SO2等,如何处理这些有害气体显得尤为重要。通过电化学催化还原CO2具有巨大的研究前景。在电化学催化CO2领域,“P型金属”(Sn,In,Bi和Pb)及其氧化物主要产生甲酸,而且在实验和理论上都可以表明Bi2O3可以高效的促进二氧化碳电还原成甲酸,但是低电流密度以及对甲酸选择的窄电位窗口限制了Bi2O3的应用。CO 同样是污染大气的一种主要气体,人体吸入过量CO会影响血红蛋白的载氧能力,生活中常见的CO主要产生于汽车尾气,可以通过氧化进行处理,在以往的研究中,钯作为催化剂可以很好的催化CO氧化反应,但是成本过高,当钯催化剂降低到纳米尺寸之后对吸附物的结合能力过强,稳定性会变差,同时也会降低CO反应的整体反应速率。因此通过有效的合金掺杂来控制催化剂的稳定性和催化活性是值得我们去思考的。本论文对Si/Bi二元氧化物实现CO2电催化的高活性以及Pd10Sb3单原子合金团簇的CO氧化能力进行研究,对所用的催化材料稳定性和活性进行分析。主要研究工作及结果如下:(1)Si掺杂δ-Bi2O3实现CO2电化学还原成甲酸电催化二氧化碳(CO2ER)还原成有价值的产物,是减少温室气体的一个有效的方法。在这项工作中,通过DFT计算,我们设计了一种将Si引入δ-Bi2O3的催化剂。具体地说,发现在δ-Bi2O3体系上进行SiO2吸附和Si被Bi取代(Si-δ-Bi2O3)的情况下,形成了 Si-O4四面体。与δ-Bi2O3相比,这两种Si掺杂形式都可以通过不同的机制增加OCHO*的吸附能,降低形成HCOOH的过电势。我们的研究为CO2还原的电催化过程中催化剂的选择提供了理论指导。(2)单原子合金Pd10Sb3催化CO氧化在这项工作中,我们考虑到团簇形式的催化剂由于其独特的物理化学性质,在多相催化剂领域非常受欢迎。我们受到Pd-Bi单原了合金(SAA)催化剂的实验合成的启发,观察到该催化剂在乙醇氧化方面表现出高性能。因此在这项工作中,我们设计了 Pd10Sb3-SAA合金团簇作为CO氧化的有效催化剂。在分子动力学模拟下,我们发现它在400K下仍然是稳定的。与Pd13相比,Sb原子将电子转移到相邻的Pd原子,这导致其在费米能级附近的4d态态密度降低得更多,因此,CO和O2在Pd10Sb3上的吸附相比纯Pd团簇来说弱了很多。此外,CO和O2更喜欢吸附在Pd位点而不是Sb位点。我们已经考虑了 Pd13和Pd10Sb3簇上纯Pd位点上CO氧化的路径。在Pd10Sb3上,OO-CO中间体的形成势垒与Pd13相比降低了 0.65eV,即具有更低的CO氧化能量势垒,这意味着Pd10Sb3可以作为CO氧化的潜在的可以替代纯Pd的催化剂。

关键词： CO2电还原 CO氧化氧化铋 Pd10Sb3团簇单原子合金

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氨水水热法制备片状氧化铋

材料与冶金学报 2023年第2期22卷 141-146页

作者：许多刘立忠冯宇刘恩齐东北大学材料科学与工程学院沈阳110819 东北大学辽宁省轻量化用关键金属结构材料重点实验室沈阳110819

片状氧化铋在光催化、传感器、电子器件等方面有着广泛应用,并且可用于制备叠层复合材料.本文中以五水硝酸铋为原料、硝酸为溶解剂、氨水为矿化剂,采用水热法制备了一种片状氧化铋粉末,探讨了不同工艺对氧化铋粉末微观形貌的影响.结果表... 详细信息

片状氧化铋在光催化、传感器、电子器件等方面有着广泛应用,并且可用于制备叠层复合材料.本文中以五水硝酸铋为原料、硝酸为溶解剂、氨水为矿化剂,采用水热法制备了一种片状氧化铋粉末,探讨了不同工艺对氧化铋粉末微观形貌的影响.结果表明:当反应时间为12 h、铋的浓度为0.1 mol/L、反应温度为180℃时,氧化铋的片状形貌最为明显,且纯度较高.

关键词：片状粉末水热法氧化铋

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氧化铋纳米线的制备及场发射性能研究

功能材料 2011年第4期42卷 757-759页

作者：林金阳张永爱王灵婕郭太良福州大学光电显示技术研究所福建福州350002 福建工程学院电子电气系福建福州350108

以NaOH和Bi(NO3)3.5H2O为原料,以庚烷、油酸和丙酮为分散剂,在室温下,制备氧化铋纳米线材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)分析产物结构和形貌,分析可知该氧化铋纳米线直径约50nm,长度几微米至几十微米之间。通过丝... 详细信息

以NaOH和Bi(NO3)3.5H2O为原料,以庚烷、油酸和丙酮为分散剂,在室温下,制备氧化铋纳米线材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)分析产物结构和形貌,分析可知该氧化铋纳米线直径约50nm,长度几微米至几十微米之间。通过丝网印刷,制备氧化铋纳米线阵列,并进行场发射性能测试,结果表明,当电流密度0.1μA/cm2时,开启电场2.6V/μm,良好的场发射性能说明氧化铋纳米线在场发射平板显示及真空电子器件方面具有较好的应用潜力。

关键词：氧化铋纳米线场发射开启电场

β氧化铋纯相以及γ氧化铋耦合钼酸铋异质结制备和光催化性能研究

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β氧化铋纯相以及γ氧化铋耦合钼酸铋异质结制备和光催化性能研究

作者：吴佳伟河北大学

学位级别：硕士

氧化铋(BiO)和钼酸铋(BiMo O)是两种重要铋基半导体光催化剂。然而不同结构BiO的电子和空穴迁移率并没有从实验和理论研究。此外BiO中光生电荷载流子的分离效率低,阻碍了光催化活性的提高。本论文通过化学法制备纳米结构β-BiO并将光响... 详细信息

氧化铋(BiO)和钼酸铋(BiMo O)是两种重要铋基半导体光催化剂。然而不同结构BiO的电子和空穴迁移率并没有从实验和理论研究。此外BiO中光生电荷载流子的分离效率低,阻碍了光催化活性的提高。本论文通过化学法制备纳米结构β-BiO并将光响应范围扩展到整个太阳光光谱,同时构建了γ-BiO/BiMo O异质结,极大地增强双酚A、苯酚、洛美沙星和罗丹明B的光催化降解效率。采用简单沉淀法和后续煅烧法合成了纳米结构β-BiO,并用于光催化降解双酚A和苯酚。太阳光照射90 min后,对双酚A和苯酚的降解率分别为96%和97%。太阳光的季节变化以及煅烧温度和时间对这两种污染物的降解效率影响不大。虽然自来水、河水、湖水和海水的使用对光催化效率有一定影响,但最终海水中双酚A和苯酚的去除率仍分别达到89%和90%。此外,在5次循环测试中,双酚A和苯酚的光催化效率保持在91%和86%以上。超氧基和空穴是主要的活性物质,而羟基自由基在光催化中也起到了一定的作用。基于霍尔测试,β-BiO的电荷载流子浓度和迁移率分别为4.82×10cm和4.0017cmVs。基于第一性原理计算,β-BiO是各向同性半导体,其优异的光催化活性源于高的电子迁移率和适中的空穴迁移率。最后,总有机碳含量降低进一步验证了这两种污染物的降解。通过煅烧方法将BiMo O纳米片负载到γ-BiO四面体表面形成BiMo O/γ-BiO异质结。最优样品对洛美沙星和罗丹明B的光催化降解效率分别达到96%和99%,远高于纯相样品。当使用我国不同地区的水体作为溶剂时,洛美沙星和罗丹明B的去除率仍分别高于88%和90%,表现出良好的实际应用前景。在5次循环测试中,这两种污染物的光催化降解效率分别高于91%和95%,且循环后样品的晶体结构没有发生变化。基于第一性原理计算,BiMo O与γ-BiO形成Z型能带结构,其优异的光催化性能来源于加速了光生电荷载流子的分离。3.25 V的BiMo O价带电势和-0.21 V的γ-BiO导带电势分别用于产生·OH和·O用于光催化反应。洛美沙星的降解归因于官能团的脱落和化学键断裂,最终产物为CO、F、HO和NO。

关键词：氧化铋迁移率钼酸铋异质结光催化降解