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碘氧化铋光催化材料的研究进展

中国材料进展 2017年第1期36卷 17-24页

作者：赫荣安曹少文余家国武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 长沙学院环境光催化应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410022

铋系半导体材料是一类重要的光催化材料,而碘氧化铋是其中带隙较窄的少数几种之一,其光吸收波长范围几乎覆盖全部可见光,具有较强的可见光响应性能。然而,这一优势没有得到充分利用,块体碘氧化铋的光催化性能并不理想,需要通过改性,使... 详细信息

铋系半导体材料是一类重要的光催化材料,而碘氧化铋是其中带隙较窄的少数几种之一,其光吸收波长范围几乎覆盖全部可见光,具有较强的可见光响应性能。然而,这一优势没有得到充分利用,块体碘氧化铋的光催化性能并不理想,需要通过改性,使其光催化性能得到增强。由于碘氧化铋的层状结构在铋系光催化材料中非常具有代表性,几乎所有铋系光催化材料的改性增强策略都能用于碘氧化铋的改性,故其相关研究对于铋系光催化材料研究有较高的参考价值,引起了许多研究者的关注。为此,对近年来围绕碘氧化铋结构调控、形貌调控、复合和表面修饰等方面的改性研究进行综述,分析和总结改性处理在促进光吸收、载流子传输与分离、调控带隙结构等方面的作用机制,为新型可见光光催化材料的研究提供借鉴。

关键词：碘氧化铋光催化可见光异质结表面修饰

碘氧化铋/铌酸铋复合光催化剂的制备及降解头孢曲松钠性能研究

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环境科学学报 2023年第11期43卷 73-83页

作者：张惠宁田丽红肖彦奎汤宇玲彭耀清祝英兰州理工大学土木工程学院兰州730050 中国市政工程华北设计研究总院有限公司北京100000 甘肃省科学院生物研究所兰州730030

采用溶剂热法制备了不同Bi/Nb/I物质的量比的碘氧化铋/铌酸铋(BiOI/BiNbO)光催化剂,探究了其光催化降解头孢曲松钠的性能.同时,利用XRD、SEM、BET及XPS等表征手段对样品的形貌结构和光电化学性能进行了分析,并考察了不同影响因素对可见... 详细信息

采用溶剂热法制备了不同Bi/Nb/I物质的量比的碘氧化铋/铌酸铋(BiOI/BiNbO)光催化剂,探究了其光催化降解头孢曲松钠的性能.同时,利用XRD、SEM、BET及XPS等表征手段对样品的形貌结构和光电化学性能进行了分析,并考察了不同影响因素对可见光降解头孢曲松钠活性的影响.结果表明:BNI-2样品具有降解头孢曲松钠的最高活性,130 min的降解效率达到约83%.4次循环实验证明BNI-2具有较好的稳定性.根据自由基捕获实验和能带结构,发现羟基自由基(·OH)是主要活性物质并提出了光降解可能的机理.本研究为合成铋基复合材料及去除水环境中的有害污染物提供了新的视角和策略.

关键词：光生载流子碘氧化铋铌酸铋抗生素纳米材料

石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质结的构建及其光催化杀菌性能

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环境科学 2017年第9期38卷 3979-3986页

作者：黄建辉林文婷谢丽燕陈建琴福建省新型污染物生态毒理效应与控制重点实验室莆田351100 莆田学院环境与生物工程学院莆田351100 生态环境及其信息图谱福建省高校重点实验室莆田351100

以脲素作为前驱物,采用热聚合法制备薄层石墨相氮化碳(g-C_3N_4),然后在其表面原位合成层状碘氧化铋,构筑石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质结(g-C_3N_4/BiOI).合成样品的形貌、比表面积、晶体结构、分子结构、光吸收性能及其表面特性分别... 详细信息

以脲素作为前驱物,采用热聚合法制备薄层石墨相氮化碳(g-C_3N_4),然后在其表面原位合成层状碘氧化铋,构筑石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质结(g-C_3N_4/BiOI).合成样品的形貌、比表面积、晶体结构、分子结构、光吸收性能及其表面特性分别采用透射电镜、BET氮吸附、X射线粉末衍射、红外光谱仪、紫外可见漫反射和X射线光电子能谱分析进行表征,并考察合成的催化剂在可见光照射下光催化杀菌性能,研究中通过牺牲剂捕获的方法进一步揭示合成的g-C_3N_4/BiOI在杀菌过程中的机制.结果表明,合成的样品具有层状异质结结构,其比表面积为63 m^2·g^(-1),合成样品光吸收边可以达到600 nm.光催化活性测试表明g-C_3N_4/BiOI能够在4 h内将细菌杀死,其杀菌效果明显高于纯的g-C_3N_4和BiOI,其在光催化灭菌过程中主要的活性物种是光生空穴.

关键词：石墨相氮化碳异质结碘氧化铋光催化灭菌

基于短碳纳米管复合碘氧化铋-铋阴极光电化学传感平台测定毒死蜱

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分析化学 2022年第2期50卷 253-262页

作者：周建红刘彰令玉林曾伯平张衡邓克勤遵义师范学院生物与农业科技学院湖南科技大学化学化工学院遵义师范学院资源与环境学院

通过简单的水热法将短碳纳米管(s-CNTs)与碘氧化铋-铋(BiOI-Bi)复合,制备了碘氧化铋-铋/短碳纳米管复合物(BiOI-Bi/s-CNTs)。采用扫描电子显微镜(SEM)进行表征,结果表明,BiOI-Bi/s-CNTs由负载纳米颗粒的s-CNTs和大量微球组成。瞬时光电... 详细信息

通过简单的水热法将短碳纳米管(s-CNTs)与碘氧化铋-铋(BiOI-Bi)复合,制备了碘氧化铋-铋/短碳纳米管复合物(BiOI-Bi/s-CNTs)。采用扫描电子显微镜(SEM)进行表征,结果表明,BiOI-Bi/s-CNTs由负载纳米颗粒的s-CNTs和大量微球组成。瞬时光电流测量结果表明,BiOI-Bi/s-CNTs具有优良的光电化学(PEC)性能。以BiOI-Bi/s-CNTs为光电阴极,K3[Fe(CN)6]为光电子受体,构建了一种用于检测毒死蜱(CPF)的阴极PEC方法。由于CPF被螯合富集于阴极表面,可淬灭光电流信号,在4.0 pg/mL～10.0 ng/mL范围内,CPF的浓度与光电流变化值呈良好的线性关系,检出限(3σ)为1.89 pg/mL。本方法特异性好,灵敏度高,大白菜和卷心菜样品中CPF的加标回收率为90.0%～108.0%,表明可用于实际样品中CPF的灵敏检测。

关键词：短碳纳米管碘氧化铋光阴极光电子受体毒死蜱

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碘氧化铋/活性炭复合材料吸附/光催化协同去除甲苯的研究

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云南大学学报（自然科学版） 2023年第6期45卷 1281-1290页

作者：钱文敏宋洁赵世民胡玉洪罗利军云南省生态环境科学研究院云南昆明650034 云南民族大学化学与环境学院云南省教育厅环境功能材料重点实验室云南昆明650500

挥发性有机物(VOCs)对生态环境和人类健康有着重大影响,是影响环境空气质量的重要污染物.采用简单浸渍法制备了碘氧化铋/活性炭(BiOI/AC)复合材料,利用SEM、XRD、BET、XPS和UV-vis-DRS等技术研究复合材料的结构,并通过吸附/光催化化协... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)对生态环境和人类健康有着重大影响,是影响环境空气质量的重要污染物.采用简单浸渍法制备了碘氧化铋/活性炭(BiOI/AC)复合材料,利用SEM、XRD、BET、XPS和UV-vis-DRS等技术研究复合材料的结构,并通过吸附/光催化化协同技术去除典型挥发性有机物甲苯.结果表明,当BiOI含量为4%,气体流量为100 mL·min^(−1),甲苯质量浓度为1600 mg·m^(−3)时,所制材料在160 min对甲苯的动态吸附去除率只有20.7%,而对其吸附/光催化协同的去除率达到92.95%.在相同的实验条件下,2%BiOI/AC复合材料吸附/光催化协同去除甲苯的最低去除率可达95.46%.更为重要的是,通过光催化技术可实现了吸附位点再生,提高了复合材料的重复利用性,降低成本.

关键词：吸附/光催化碘氧化铋活性炭甲苯活性位点再生

碘氧化铋纳米微球的室温合成与光催化降解苯酚综合实验设计

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实验技术与管理 2020年第5期37卷 176-180页

作者：刘超范鹏凯王吉中河北地质大学宝石与材料工艺学院河北石家庄050031

文章将光催化领域的热点材料碘氧化铋材料的制备与研究转化为实验教学项目。实验采用简单的室温沉淀法制备了两种具有不同化学组成的碘氧化铋纳米微球,以苯酚为目标污染物,研究了碘氧化铋在可见光下对苯酚的降解性能,通过对催化剂结构... 详细信息

文章将光催化领域的热点材料碘氧化铋材料的制备与研究转化为实验教学项目。实验采用简单的室温沉淀法制备了两种具有不同化学组成的碘氧化铋纳米微球,以苯酚为目标污染物,研究了碘氧化铋在可见光下对苯酚的降解性能,通过对催化剂结构的表征和构效关系的分析,探讨了影响催化剂光催化活性的主要因素。实验涉及纳米材料制备、结构表征、光催化原理以及污染物浓度分析等多个知识点。该实验有利于培养学生综合分析问题和解决问题的能力,以及科学思维与创新能力的提升。

关键词：碘氧化铋光催化苯酚纳米微球综合实验

碘氧化铋基异质结光催化剂的制备及其光催化性能的研究

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碘氧化铋基异质结光催化剂的制备及其光催化性能的研究

作者：王珊云南大学

学位级别：硕士

17α-乙炔基雌二醇(EE2)是一种被普遍使用的人工合成雌激素,会损害生物体的内分泌、生殖和神经系统。EE2已经在废水、地下水甚至饮用水中检测到,对人类和生物带来的危害不容忽视,因此,寻找一个有效去除EE2的方法刻不容缓。光催化技术因... 详细信息

17α-乙炔基雌二醇(EE2)是一种被普遍使用的人工合成雌激素,会损害生物体的内分泌、生殖和神经系统。EE2已经在废水、地下水甚至饮用水中检测到,对人类和生物带来的危害不容忽视,因此,寻找一个有效去除EE2的方法刻不容缓。光催化技术因其高效、无毒等特点,已经被广泛用于水中有机污染物的降解。本文分别采用溶剂热-化学水浴沉积法和两步沉淀法制备了CdS/BiOI和BiOI/BiOI两种光催化剂,并通过XRD、SEM、TEM、EDS、XPS、BET、Uv-vis DRS、PL等手段对光催化剂的物相组成、形貌和光学性质等进行了研究。考察了两种光催化剂在可见光的照射下降解EE2的光催化性能,并阐述了两种材料的催化机理。具体内容如下:1.采用溶剂热法和化学水浴沉积法两步制备了CdS/BiOI光催化剂。通过XRD、SEM和EE2降解实验对CdS/BiOI光催化剂的制备条件进行了优化,确定最佳制备条件为:溶剂热反应温度140℃,溶剂热反应时间12 h,Cd/Bi的摩尔比为3:1,NHCl的加入量为0.04 g,NH·HO的加入量为2 mL,水浴温度为50℃。将CdS/BiOI光催化剂用于光催化降解3 mg/L的EE2,当光催化剂投加量为0.3 g/L,EE2溶液pH为5.8时,可见光照射8 min后,最优CdS/BiOI光催化剂对EE2的去除率达98.4%,可见光照射20 min后,对EE2的去除率达100.0%;最优CdS/BiOI的反应速率是BiOI的7.18倍,是CdS的6.39倍。结合理论计算,推测CdS/BiOI光催化降解EE2的机理为Z字型电荷分离机理。2.采用两步沉淀法制备了BiOI/BiOI光催化剂。通过XRD、SEM和EE2降解实验对BiOI/BiOI光催化剂的制备条件进行了优化,确定最佳制备条件为:BiOI的质量分数为60%,碱的种类为NaOH,溶液的pH值为11。将BiOI/BiOI光催化剂用于光催化降解3 mg/L的EE2,当光催化剂投加量为0.3 g/L,EE2溶液pH为5.8时,可见光照射16 min后,最优BiOI/BiOI光催化剂对EE2的去除率达97.9%;反应速率是BiOI的3.74倍,是BiOI的5.76倍。实验证明,BiOI/BiOI光催化剂的光催化性能和稳定性良好。BiOI和BiOI之间形成了p-BiOI/n-BiOI异质结,该异质结结构的产生提高了材料电子-空穴对的分离和转移效率,从而增强了光催化活性。

关键词：光催化碘氧化铋异质结 17α-乙炔基雌二醇

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碘氧化铋及其复合材料的制备与性能研究

碘氧化铋及其复合材料的制备与性能研究

作者：王新瑞长春理工大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展我们面临着淡水资源匮乏,细菌和病毒的感染等诸多问题。半导体光催化技术作为解决能源危机和环境生物问题的方法之一,备受世界科研工作者的关注。碘氧化铋(BiOI)作为一种新型的光催化半导体材料,因其较高的化学稳定... 详细信息

随着经济的快速发展我们面临着淡水资源匮乏,细菌和病毒的感染等诸多问题。半导体光催化技术作为解决能源危机和环境生物问题的方法之一,备受世界科研工作者的关注。碘氧化铋(BiOI)作为一种新型的光催化半导体材料,因其较高的化学稳定性、独一无二的晶体结构等诸多优秀特性被大量关注。但其光氧化能力较低和光生电子分离率较弱率等缺陷限制其广泛应用于实践。因此本课题将致力于解决BiOI存在的这些缺陷,通过回收玉米秸秆,绿色合成生物质碳量子点(CQDs),利用碳量子点独特的光致发光性质和良好的光诱导电荷转移性质,构建BiOI二元、三元多功能复合材料。通过多种表征手段对所制备的复合材料进行分析,论文得出的主要结论为:(1)采用水热法和沉积法制备BiOI,平均粒径为6.84μm。通过各种表征手段对材料的组成结构、官能团、形貌尺寸等进行分析,证明成功构建了BiOI二元、三元多功能复合材料。CQDs的掺杂对BiOI起修饰作用且CQDs/BiOI二元复合材料比纯BiOI具有更高的电子-空穴对分离效率。(2)用CQDs/BiOI/聚氨酯海绵三元复合材料降解以甲基橙(MO)偶氮染料溶液模拟的有机废水。动力学结果表明,所制备材料对MO的降解均符合准一级反应动力学。沉积法制备的3%CQDs/BiOI/海绵光催化性能较好,三元复合材料的构建利于BiOI粉体的回收利用。活性物种捕捉实验结果显示光催化降解甲基橙的主要活性物质为h、·O和e,其中h和e起关键作用。(3)以CQDs/BiOI二元复合材料为抑菌剂,大肠杆菌(Escherichia,***)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,***)为目标菌种,测试所制备材料的抑菌性能。平板菌落结果表明:纯BiOI的抑菌效果不佳,3%CQDs/BiOI有最佳抑菌效果,对***的抑菌效果比***明显;生长曲线结果显示:大肠杆菌完全被抑制生长的浓度为0.24 mg/m L,而枯草芽孢杆菌完全被抑制的浓度为0.28 mg/m L。h为光催化抑菌的主要活性物种。

关键词：绿色合成碳量子点碘氧化铋聚氨酯海绵甲基橙光催化降解光催化抑菌

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碘氧化铋基光催化剂的制备及其光催化性能

碘氧化铋基光催化剂的制备及其光催化性能

作者：赖鑫林成都理工大学

学位级别：硕士

染料废水色度深、毒性大、难降解,对环境污染的危害非常大,用现有环境技术很难将其从水中除去,因此染料废水的治理已受到全球范围的高度重视。光催化技术能够实现有机物的降解与矿化,具有反应速度快,工艺成本低,运行条件温和且不产生二... 详细信息

染料废水色度深、毒性大、难降解,对环境污染的危害非常大,用现有环境技术很难将其从水中除去,因此染料废水的治理已受到全球范围的高度重视。光催化技术能够实现有机物的降解与矿化,具有反应速度快,工艺成本低,运行条件温和且不产生二次污染的优点,是一种适用于染料废水处理的新工艺。碘氧化铋是卤氧化铋中禁带宽度最小的催化剂,对光的吸收范围最广,具有较好的可见光光催化性能,但是碘氧化铋光催化剂仍然存在可见光利用率低、有机物矿化率低和光催化剂稳定性差的缺点,制约了其在实际环境污染治理中的应用。基于碘氧化铋光催化剂存在的诸多缺点,本文主要进行了以下研究工作:1、以水杨酸作为结构调控剂,通过低温液相沉淀法制备BiOI光催化剂,采用XRD、FESEM、EDX、BET等对其形貌和结构进行表征,考察了合成条件和光催化条件对BiOI光催化剂光催化降解染料性能的影响,结果表明BiOI光催化剂具有多孔的片状或层状结构,片层之间形成堆砌。BiOI光催化剂结晶度较高,能隙为1.83 eV,对应的吸收边为678 nm。当Bi与水杨酸摩尔比为1:1、Bi/I摩尔比为1:1、反应温度为25℃、反应pH为4、反应时间为3 h时,所制备的BiOI光催化剂的光催化降解甲基橙染料性能达到最大值。LED灯光照60 min时,BiOI光催化剂(0.1 g)对甲基橙染料(100 mL 10 mg/L)的光催化降解率达到95.8%,5次循环利用后BiOI光催化剂的光催化降解染料性能为80.2%,BiOI光催化剂光催化降解甲基橙染料符合准一级动力学,空穴(h)和超氧离子自由基(×O)为其光催化降解染料过程中的主要活性物质。2、采用低温原位液相沉淀法制备BiOI/GO光催化剂,采用XRD、FESEM、XPS、EDX、BET等对其形貌和结构进行表征,考察了合成条件和光催化条件对BiOI/GO光催化剂光催化降解染料性能的影响,结果表明BiOI/GO光催化剂BiOI为片状或层状,片层之间形成堆砌,氧化石墨烯薄膜与BiOI接触紧密。BiOI/GO光催化剂结晶度较高,能隙为1.81 eV,吸收边为685 nm。XPS谱图表明BiOI/GO光催化剂具有BiOI的Bi-O键和I-O键以及氧化石墨烯的C-C、C=C、C-H键、C-O键和O-C=O键。当GO含量为2%、Bi/I摩尔比为1:1、反应温度为25℃、反应pH为3、反应时间为2 h时,所制备的BiOI/GO光催化剂的光催化降解甲基橙染料性能分别达到最大值。LED灯光照60 min时,BiOI/GO光催化剂(0.05g)对甲基橙染料(100 mL 10 mg/L)的光催化降解率达到90.1%,5次循环利用后BiOI/GO催化剂的光催化降解染料性能为78.2%,BiOI/GO光催化剂光催化降解甲基橙染料符合准一级动力学。氧化石墨烯的加入可以降低BiOI/GO光催化剂的发光强度,空穴(h)和超氧离子自由基(·O)为其光催化降解染料过程中的主要活性物质。

关键词：碘氧化铋氧化石墨烯光催化甲基橙降解