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碳酸氧铋修饰碳糊电极循环伏安法检测水体中的铜

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大连工业大学学报 2019年第1期38卷 36-39页

作者：辛悦王帅徐旸马红超大连工业大学轻工与化学工程学院辽宁大连116034 中国电子科技集团公司第十八研究所天津300384

通过水热法制备了尺寸均一的碳酸氧铋,并以碳酸氧铋修饰的碳糊电极为工作电极,采用循环伏安法检测模拟水样中的铜离子。相较裸碳糊电极,碳酸氧铋修饰碳糊电极显示出了更强的铜离子氧化还原峰。当碳酸氧铋摩尔分数为0.50%时,修饰电极表... 详细信息

通过水热法制备了尺寸均一的碳酸氧铋,并以碳酸氧铋修饰的碳糊电极为工作电极,采用循环伏安法检测模拟水样中的铜离子。相较裸碳糊电极,碳酸氧铋修饰碳糊电极显示出了更强的铜离子氧化还原峰。当碳酸氧铋摩尔分数为0.50%时,修饰电极表现出最佳检测性能,且氧化电流与铜离子质量浓度在100～1 000μg/L具有良好的线性关系,检出限达到0.104 8μg/L。

关键词：重金属碳酸氧铋碳糊电极

碳酸氧铋纳米材料的合成及其对幽门螺杆菌的抑制作用

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碳酸氧铋纳米材料的合成及其对幽门螺杆菌的抑制作用

作者：程刚武汉工程大学

学位级别：硕士

随着纳米科技的发展,纳米材料由于其独特的物理性质、化学性质和生物活性在电子、能源以及生物医药等领域得到了广泛的应用。尤其在抗菌、药物传输以及新药开发等方面取得了丰富的成果。各种形貌的纳米材料,例如纳米颗粒、纳米线、纳米... 详细信息

随着纳米科技的发展,纳米材料由于其独特的物理性质、化学性质和生物活性在电子、能源以及生物医药等领域得到了广泛的应用。尤其在抗菌、药物传输以及新药开发等方面取得了丰富的成果。各种形貌的纳米材料,例如纳米颗粒、纳米线、纳米笼和纳米管等已经应用于药物传输的载体。研究还发现,不同形貌或大小的纳米材料其性质有着较为明显的差异。幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, HP)是一种革兰氏阴性致病菌,被认为是慢性胃炎和胃溃疡的最主要致病原因。有效治疗幽门螺杆菌感染对人类的健康生活起到很重要的作用。目前,含铋化合物已经广泛的应用于胃肠道疾病的治疗,特别是幽门螺杆菌感染的治疗。常用的铋剂有胶体次枸橼酸铋、水杨酸铋和雷尼替丁柠檬酸铋等。由于碳酸氧铋也具有抑制幽门螺杆菌生长的生物活性,因此本论文设计思想是合成和表征不同形貌和大小的碳酸氧铋纳米材料,测定并比较它们抑制幽门螺杆菌的活性,寻求更为有效的抗菌材料。同时也为今后进一步作为潜在的纳米药物或负载抗生素后对幽门螺杆菌感染进行多重治疗奠定基础。本文主要进行以下工作： 1.以柠檬酸铋和尿素作为反应的前体,采用水／油相微乳液辅助水热反应的合成方法,合成出结晶性较好、平均直径为9nm的碳酸氧铋纳米颗粒,通过X-射线衍射、X-射线能量光谱分析、X-射线光电子能谱分析、透射电镜、高分辨透射电镜和选区电子衍射对其进行了表征。反应中柠檬酸根离子的热分解是提供碳酸根离子的主要方式。碳酸氧铋颗粒的成核与生长过程都是在很小的水滴里面进行,所以形成较为均一的球型颗粒。碳酸氧铋纳米颗粒抑制幽门螺杆菌的活性测试结果表明,其MIC50值为10μg/mL,与常用的铋剂胶体次枸橼酸相比,碳酸氧铋纳米颗粒具有与其相近的抑制幽门螺杆菌生长的活性,优于普通级别的碳酸氧铋。 2.以硝酸铋为前体,采用溶剂热法合成出了立方体状、多面体状和长方形条状碳酸氧铋纳米颗粒;以柠檬酸铋为前体,采用回流的方法合成出了碳酸氧铋纳米片。通过X-射线衍射、扫描电镜、透射电镜、高分辨透射电镜、选区电子衍射和X-射线能谱分析对合成的不同形貌的纳米材料进行了表征。在溶剂热合成中,甘露醇的浓度和反应原料的种类对碳酸氧铋纳米材料的形貌和分散性有很重要的影响,其中甘露醇分子在立方体颗粒的形成过程中起着尤为重要的作用。在回流条件下,柠檬酸铋在合成片状结构的纳米碳酸氧铋中起着很重要的作用。不同形貌的碳酸氧铋纳米材料抑制幽门螺杆菌的活性测试结果表明：碳酸氧铋立方体纳米颗粒和纳米片的MIC50值分别为15和10μg/mL。与常用的铋剂胶体次枸橼酸相比,碳酸氧铋立方体纳米颗粒和纳米片具有较好的抑制幽门螺杆菌生长的活性。 3.以柠檬酸铋和尿素为反应原料,在聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)存在的条件下,采用回流(198℃)的方法在乙二醇中合成出了铋微/纳米球。铋球的直径介于400nm至800nm之间。实验结果表明,在铋球的形成过程中,柠檬酸铋先反应生成碳酸氧铋颗粒,再被乙二醇还原为铋。PVP的用量对铋球的形貌起着很重要的作用。

关键词：碳酸氧铋纳米材料合成表征抗幽门螺杆菌活性

碳酸氧铋基分层异质结构的设计及其光催化降解盐酸四环素机理的研究

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碳酸氧铋基分层异质结构的设计及其光催化降解盐酸四环素机理的研...

作者：黄靖湖南大学

学位级别：硕士

随着健康意识的提高和药物生产的增加,抗生素已广泛应用于医疗保健,畜牧业和水产养殖等领域。然而,大多数抗生素结构较稳定,它们不能被人体或动物体完全代谢,以致于通过各种形式不断被排入水中,对生态环境构成威胁。因此,有必要开发一... 详细信息

随着健康意识的提高和药物生产的增加,抗生素已广泛应用于医疗保健,畜牧业和水产养殖等领域。然而,大多数抗生素结构较稳定,它们不能被人体或动物体完全代谢,以致于通过各种形式不断被排入水中,对生态环境构成威胁。因此,有必要开发一种经济、高效且环保的方法来处理环境中的抗生素,其中太阳能光催化技术在这方面具有巨大的应用潜力。作为Aurivillius氧化物家族的一员,以BiO和CO层交替存在为特征的BiOCO(BOC)引起了研究人员的注意。但是,BOC半导体的带隙(约3.3 e V)导致它只能吸收紫外光,大大限制了其实际光催化应用。为了增强对可见光的吸收,一种可行的方法是将BOC与其它窄带隙半导体耦合。由于可调谐的带隙和匹配的能带结构,g-CN(CN)被认为是极好的候选者。然而,大多数已报道的BiOCO/g-CN基复合材料缺乏对形貌的精确控制,这导致比表面积和活性位点的减少以及光生电子-空穴对的加速复合,从而抑制了界面反应。受到以上启发,在本研究中,我们首先通过分子自组装成功地制备了1D硫掺杂的g-CN(SCN)中空管,然后通过表面活性剂辅助水热法促使2D BOC纳米薄片在SCN管表面上原位平行生长以构建2D/1D界面相。2D/1D异质结的形成可以最大限度地发挥2D和1D材料的协同效应和多维效应,扩展其在光催化领域的应用能力。通过多种表征技术和盐酸四环素(TCH)降解实验,探索了所制备光催化剂的形貌、晶体和化学结构、光电化学性能、反应影响因素以及所涉及的降解机理。研究发现:(1)S掺杂调整了CN的能带结构,拓展了可见光吸收范围。1D长-径比具有直接且快速的电荷转移通道,由于入射光的多次反射,其中空结构也增强了可见光捕获能力。此外,SCN与BOC的耦合保留了原始的晶体结构,二者之间的紧密接触促进了界面电荷的转移,比表面积的增大使得对TCH分子的吸附作用增强。(2)相比于BOC和SCN,BOC/SCN-3具有更好的可见光响应能力,光生电子-空穴对分离效率以及更低的电荷转移电阻。BOC/SCN-3在30 min的光照下表现出82.6%的最佳TCH降解效率,分别是原始BOC(38.2%)和CN(23.9%)的2.2和3.5倍,其反应表观速率常数k值是BOC和SCN的9.7倍和3.0倍,TOC矿化效率是BOC和SCN的2.2倍和1.6倍。不仅如此,BOC/SCN-3还展现出良好的稳定性和抗光腐蚀性。另外,通过模拟废水中各种因素(初始TCH浓度、无机阴离子、反应p H)的影响,发现在本研究体系中,低TCH浓度、CO、弱酸或弱碱的条件更适合TCH的光催化降解。(3)通过自由基捕获实验和ESR信号分析发现,光催化反应过程中生成的h和·O一起参与了污染物的降解,其中h起主导作用,·O起辅助作用。由于BOC和SCN之间匹配良好的能带结构以及电子相互作用,在异质结界面处构成一个内建电场,从而促进光生电子从单相到复合相的转移,形成Z型电子转移路径。本研究开发了具有分层结构的Z型异质结光催化剂以实现盐酸四环素高效降解的新途径,为实际废水中抗生素的去除提供了理论基础。

关键词：光催化碳酸氧铋硫掺杂氮化碳分层异质结抗生素去除

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碳酸氧铋基复合材料的改性及光催化性能研究

碳酸氧铋基复合材料的改性及光催化性能研究

作者：徐舒铭陕西科技大学

学位级别：硕士

光催化技术作为一种绿色技术,是基于半导体光催化剂在光照的条件下获得的强氧化还原能力,与吸附于光催化剂表面的水和氧气反应生成活性物质,将污染物降解为二氧化碳和水,从而达到净化污染物、物质合成和转化等目的。碳酸氧铋(Bi2O2CO3,... 详细信息

光催化技术作为一种绿色技术,是基于半导体光催化剂在光照的条件下获得的强氧化还原能力,与吸附于光催化剂表面的水和氧气反应生成活性物质,将污染物降解为二氧化碳和水,从而达到净化污染物、物质合成和转化等目的。碳酸氧铋(Bi2O2CO3,简称BOC)作为铋系材料,因其低廉的价格和特殊的结构进入了研究者的视野,然而,单体系的BOC具有较宽的禁带宽度,光生载流子的激发需要较高的能量是限制其发展的主要原因。因此,通过对BOC进行复合及改性来调整其形貌、形成多元异质结,可促进光生载流子的迁移,有望提高其光催化性能,使其得到更广泛的使用。主要研究内容有以下三个方面。(1)BiOCl/BOC异质光催化剂的制备及机理由于氯源中阳离子的电负性对Cl-的吸引力不同,可以控制Cl-与CO32-之间的交换,达到调控BiOCl与BOC比例的目的。同时,阳离子的种类影响了卤化过程中片层的生长取向,从而形成了不同的形貌。其中,以LiCl为氯源的BiOCl/BOC获得了稳定的花状形貌,并在片层自组装过程中引入了氧空位,改变了光催化剂的表面环境,有效提高了光催化性能,经光照100 min后,CBOCL-4可完全降解RhB。(2)BiOCl/BOC异质光催化剂的改性及机理以表面活性剂作为改性剂,控制BOC卤化的反应速率,对片层的尺寸以及片层的堆叠进行调控,并且在片层重组装过程中引入氧空位,有效调节复合材料的表面性质。同时,产生的氧缺陷能级促进光生载流子的迁移、减少复合。此外,表面改性使获得的花状结构中心更开放、片层堆叠更疏松,进一步促进材料活性位点的暴露。因此,SBOCC-2光照80 min后完全降解Rh B,进一步缩短降解时间。(3)Bi/BiOCl/BOC异质光催化剂的制备及机理通过双铋源和还原性溶剂对BOC进行部分原位还原,使Bi/BiOCl/BOC复合材料保持三维花状结构稳定。由于铋单质的引入活化了 BOC的表面性质,促进了后续Bi/BOC向BiOCl的转化,进而促进异质结的形成。引入的铋单质由于SPR效应,调控异质结能带结构,促进了光生载流子的迁移。其中,BBOCE-2在光照60 min下即可将Rh B完全降解,并且对抗生素中的盐酸四环素以及诺氟沙星也展现出优异的性能。综上所述,本文以花状碳酸氧铋为研究基础,通过调控形貌与异质结结构获得具有优异光催化性能的复合材料,并根据微观形貌、物相组成、光电性能等因素对光催化复合材料的作用机理进行模拟和探索。本工作在中性环境下制备了碳酸氧铋基复合材料,展现了对多种污染物的高效光催化降解,为光催化剂的设计及工业化应用提供了新思路。

关键词：碳酸氧铋氯氧化铋铋单质光催化异质结

碳酸氧铋纳米材料的固相化学合成及光催化性能

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碳酸氧铋纳米材料的固相化学合成及光催化性能

作者：郭娜娜新疆大学

学位级别：硕士

光催化技术通过化学氧化的方法,可将有机污染物直接氧化降解为二氧化碳、水和无害的无机酸,具有降解速率快,降解无选择性,污染物降解完全的特点,是最有应用前景的绿色环境治理技术。目前研究较多的光催化剂主要是TiO等氧化物,硫化物以... 详细信息

光催化技术通过化学氧化的方法,可将有机污染物直接氧化降解为二氧化碳、水和无害的无机酸,具有降解速率快,降解无选择性,污染物降解完全的特点,是最有应用前景的绿色环境治理技术。目前研究较多的光催化剂主要是TiO等氧化物,硫化物以及银基材料也引起了研究者的重视。这些开发出的光催化剂存在太阳光利用率低或者易光腐蚀的缺点。因而,开发新的光催化剂仍然是光催化研究领域的热点。Aurivillius类化合物碳酸氧铋(BiOCO)具有扭曲的层状结构,可以为光生电子和空穴提供顺畅的转移路径,表现出优异的催化活性,可作为一类具有应用潜力的光催化剂。现有制备碳酸氧铋的方法主要是水热法、微波辅助液相法、共沉淀法等液相合成方法,低热条件下的固相合成的方法尚未报道。本论文采用低热固相化学反应合成片状单体BiOCO纳米材料以及BiO/BiOCO、BiOCl/BiOCO和BiOBr/BiOCO纳米复合材料,并以模拟染料为降解对象,研究了在紫外光和可见光照射下样品的光催化降解性能,探讨了影响光催化性能的主要因素,并通过光催化反应过程中的活性物种的探究,推测了这些材料的光催化机理。主要的研究内容包括:(1)选择不同的铋盐、碳酸盐为原料,在室温条件下采用固相化学反应合成了薄片结构的碳酸氧铋纳米材料,确定了该合成的最佳反应体系和反应条件,用罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝和酸性品红四种模拟污染物对碳酸氧铋的光催化性能进行研究。在紫外光照射30 min后,碳酸氧铋对四种染料都有降解,对罗丹明B降解最佳,可达100%。通过表面活性剂改变固相合成的微环境,使该纳米材料的纳米片的平面尺寸变大,厚度变薄,其光催化性能也有较大程度的提高,紫外光照射24 min下即可实现对罗丹明B的完全降解。(2)为了进一步提高碳酸氧铋的催化性能,先通过前述固相合成体系合成单体BiOCO,再通过BiOCO的煅烧处理过程成功制备出薄片结构的β-BiO/BiOCO纳米复合材料。β-BiO的引入使BiOCO的光吸收范围从紫外光区拓展到可见光区,在可见光照射180 min后对甲基橙可以达到完全降解,其光催化降解效率明显高于单体BiOCO。通过活性自由基的捕捉实验测试发现超氧负离子是促进有机模拟染料降解的主要活性基团。(3)室温条件下,采用硝酸铋分别与碳酸氢钠和氯化钠或者十六烷基三甲基溴化铵进行固相化学反应合成了薄片结构的BiOCl/BiOCO和BiOBr/BiOCO纳米复合材料。在合成BiOBr/BiOCO纳米复合材料过程中,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)起反应物和软模板的双重作用。BiOCl/BiOCO样品在可见光下表现出优异的催化活性,60 min可将RhB完全降解,其光催化效率是单体BiOCO的188倍,这是由于光催化过程中染料敏化起主要作用所致。BiOBr/BiOCO复合材料在可见光照射60 min后对RhB完全降解,其降解效率是单体BiOCO的25倍。

关键词：碳酸氧铋固相合成纳米材料复合材料光催化

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碳酸氧铋的改性及其光催化氧化NO性能研究

碳酸氧铋的改性及其光催化氧化NO性能研究

作者：唐枭西南石油大学

学位级别：硕士

随着经济社会的快速发展,石化燃料的使用、汽车尾气的大量排放以及室内装潢所造成的污染,使得空气中的氮氧化物(NOx)含量急剧升高。其中NOx在室内环境下,低浓度(ppb级别)便会引发人体呼吸道疾病,进而威胁人类的身体健康。目前常用的NOx... 详细信息

随着经济社会的快速发展,石化燃料的使用、汽车尾气的大量排放以及室内装潢所造成的污染,使得空气中的氮氧化物(NOx)含量急剧升高。其中NOx在室内环境下,低浓度(ppb级别)便会引发人体呼吸道疾病,进而威胁人类的身体健康。目前常用的NOx处理方法是吸附剂吸收法,液体吸收法,生物法等。这样的方法所需处理条件较高,不适用于去除室内环境中低浓度的NOx。近年来发展起来的半导体光催化技术,在处理室内低浓度的NOx时有着清洁、安全等优点,因此受到大家的密切关注。而制备性能良好的光催化剂一直是核心内容之一。Bi2O2CO3作为一种铋系光催化剂,有着较强的氧化能力和良好的化学稳定性,但也存在明显的缺点,如只对紫外光有响应,电子-空穴对易复合等。因此,需要通过改性来提高它对可见光的吸收,促进载流子的迁移。基于此,本论文进行了如下工作:(1)通过引入Mo-g-C3N4(Mo-CN)来制备二维/二维复合材料,Mo-CN的引入诱导了 Bi2O2CO3(BOC)氧空位的产生,提升了 Mo-CN/BOC的光催化氧化NO活性并抑制了 NO2的生成。Mo-CN/BOC上氧空位的形成与Mo-CN和BOC之间的强相互作用有关。同时,Mo-CN/BOC阻抗和光电性质的改善表明,强界面相互作用以及形成的氧空位有效地促进了载流子的转移。(2)将磷化铟量子点(InP QDs)负载在氮修饰Bi2O2CO3(NBOC)上,制备了不同负载比例的复合材料并在可见光下进行了光催化氧化NO测试。测试结果表明,负载InP QDs后的NBOC样品在可见光下对NO的氧化率得到了提高,其中2 wt%InP QDs/NBOC样品的NO氧化率达到了 34%。这是由于InP量子点的引入增强了 NBOC的可见光吸收能力以及促进了载流子的迁移,实现了可见光下高效去除NO。(3)虽然InP QDs/NBOC的光催化活性显著提升,但是对毒副产物NO2的抑制能力不足。考虑到Mo-CN/BOC优良的NO2抑制能力,以2%InP QDs/NBOC(InP-NBOC)为基底样品,制备了 Mo-CN/InP-NBOC复合材料。结果表明随着Mo-CN相对InP-NBOC的质量比增加,复合材料光催化氧化NO过程中的NO2生成量逐渐减少。其中5 wt%Mo-CN/InP-NBOC样品不仅在可见光下的NO氧化率达到42%,其NO2生成率仅为0.9%,这使得该复合材料实现了在高效光催化氧化NO的同时,还能够减少NO2的产生。

关键词：光催化碳酸氧铋非晶化氮化碳磷化铟量子点界面

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表面活性剂修饰碳酸氧铋的制备及光催化性能

应用化学 2018年第6期35卷 692-699页

作者：李桂水胡旭敏程丽君郝亮天津科技大学机械工程学院天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室天津300222

采用水热法,以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、非离子型表面活性剂聚乙二醇8000(PEG8000)、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)及SDS与CTAB耦合修饰Bi_2O_2CO_3。系统地研究了表面活性剂种类及用量对Bi_2O_2CO_3晶面、... 详细信息

采用水热法,以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、非离子型表面活性剂聚乙二醇8000(PEG8000)、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)及SDS与CTAB耦合修饰Bi_2O_2CO_3。系统地研究了表面活性剂种类及用量对Bi_2O_2CO_3晶面、形貌、光吸收特性及光催化降解效率的影响。以紫外光下降解罗丹明B(Rh B),考察样品的光催化性能。结果表明,当Bi盐投加量为6 mmol(2.9106 g)时,SDS对Bi_2O_2CO_3的修饰对其光催化活性有所抑制;0.6 g CTAB修饰Bi_2O_2CO_3能有效提高其光催化活性;0.3 g SDS与CTAB耦合修饰Bi_2O_2CO_3就能有效提高其光催化活性;0.3 g PEG8000修饰Bi_2O_2CO_3也能使其光催化活性有所提高。

关键词：光催化碳酸氧铋表面活性剂罗丹明B

碳酸氧铋基材料的设计及其增强光催化性能研究

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碳酸氧铋基材料的设计及其增强光催化性能研究

作者：丁鹏辉江苏大学

学位级别：硕士

为了确保社会的可持续发展,亟需开发环境友好和可再生技术。太阳能被认为是一种高度清洁和可持续的能源,因此直接利用太阳光是解决环境和能源问题的有效途径之一。光催化作为一种可以直接利用太阳光的技术最近引起人们的关注。光催化可... 详细信息

为了确保社会的可持续发展,亟需开发环境友好和可再生技术。太阳能被认为是一种高度清洁和可持续的能源,因此直接利用太阳光是解决环境和能源问题的有效途径之一。光催化作为一种可以直接利用太阳光的技术最近引起人们的关注。光催化可以用于许多环境处理与能源再生过程,其中光催化降解技术由于其无污染、能耗低等特性备受科研工作者的关注。近年来,铋系光催化剂被广泛用于环境光催化领域,其中碳酸氧铋由于具有层状结构、稳定性好和无毒等特点被用于一氧化氮和有机污染物去除。与很多光催化剂类似,碳酸氧铋自身的光吸收范围比较窄并且载流子分离效率比较低,所以寻找合适的方法来提高碳酸氧铋的光催化活性有着基础研究和实际应用的双重必要性。本文主要通过硫、氮共掺杂石墨烯量子点(S,N:GQDs)修饰以及后处理碳酸氧铋((BiO)CO)来提高其光催化性能。本论文的主要研究内容为:1.通过改变引入S,N:GQDs的含量来调控复合光催化剂(S,N:GQDs/(BiO)CO)的性能。通过一系列的表征手段确定了复合材料的结构、光学和电学性质等。通过光电化学测试证明S,N:GQDs的复合有利于提升载流子的分离效率,同时由于S,N:GQDs是一种典型的类过氧化物酶,所以在光催化过程中产生的过氧化氢可以转化为羟基自由基。由于具有这些优异特点,S,N:GQDs/(BiO)CO材料可以产生更多的活性氧物种用于降解罗丹明B(RhB)、四环素(TC)和双酚A(BPA)污染物。光催化实验表明最优的S,N:GQDs/(BiO)CO催化剂可以在2 h内能降解81.7%的RhB和85.2%的TC,同时能在6 h内降解86.8%的BPA。2.通过金属氯化物(如SnCl)部分刻蚀(BiO)CO可以同时导致异质结的形成和金属离子的掺杂。与直接用盐酸刻蚀的样品相比,该方法可以实现催化剂吸光能力改善的同时,并提升电子-空穴对的分离效率,从而有利于活化分子氧,最终促进活性氧物种的生成。利用过氧化氢、超氧自由基测定实验以及旋转圆盘电极电化学测试,可以证明该特殊的刻蚀方法有利于光催化过程中的一电子和两电子反应。由于异质结构的形成,电子可以有效地与空穴分离,从而参与一电子反应生成超氧自由基;掺杂会导致Sn/Sn氧化还原电子对的产生,促进两电子反应生成过氧化氢。因为活性氧物种的增加,部分刻蚀的(BiO)CO(Sn:BiOCl/(BiO)CO)表现出较好的可见和紫外光降解RhB、TC和BPA的活性。光催化实验表明Sn:BiOCl/(BiO)CO材料在可见光下2 h内能降解98.2%的RhB和81.8%的TC,在5 h内降解81.6%的BPA,同时在紫外光下能降解大于90%的RhB、TC和BPA。3.利用(BiO)CO对高温敏感的特性,通过高温煅烧(BiO)CO,在其表面形成窄禁带的半导体BiO,形成异质结构,拓宽其光吸收范围、提高电子-空穴分离率。实验结果说明,当催化剂的煅烧温度为350°C时,可得到BiO/(BiO)CO材料,其降解RhB效果最佳,在可见光下2 h内能降解53.4%的RhB。而当温度上升到400°C时,通过XRD分析可知此时的煅烧产物则完全转化为BiO。通过超氧自由基测定实验也发现BiO/(BiO)CO能产生最多的超氧自由基,说明异质结构的形成有利于活性氧物种的生成。

关键词：碳酸氧铋活性氧物种光催化石墨烯量子点异质结掺杂

基于碳酸氧铋的铋系光催化剂可控合成及性能研究

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基于碳酸氧铋的铋系光催化剂可控合成及性能研究

作者：吴尧南京理工大学

学位级别：硕士

近年来,作为一种解决能源与环境问题的有效手段,光催化技术受到了广泛的关注,其中,铋系半导体因其原材料成本低、制备工艺简单、形貌可控性强以及对可见光的良好响应,而受到了研究者更多的关注。目前,铋系半导体光催化剂主要研究方向集... 详细信息

近年来,作为一种解决能源与环境问题的有效手段,光催化技术受到了广泛的关注,其中,铋系半导体因其原材料成本低、制备工艺简单、形貌可控性强以及对可见光的良好响应,而受到了研究者更多的关注。目前,铋系半导体光催化剂主要研究方向集中在制备工艺改进及性能提升方面。本课题以碳酸氧铋作为着眼点,研究了其室温可控制备、晶面控制生长以及复合改性工艺,并研究了其光催化降解污染物的能力,具体研究内容有以下几个方面:首先,采用氨水和柠檬酸铋为原料,得到完全溶解于水的铋源前驱体,通过加入碳酸钠水溶液,在室温条件下得到了具有中空结构的碳酸氧铋盘状类花型纳米晶。这一研究实现了碳酸氧铋的室温可控制备,为其生产工艺改进提供了新的思路。室温下得到的碳酸氧铋中空盘状纳米晶,因其纳米片的堆叠使得介孔结构增加,相比于水热法制得的片状样品,在可见光下对罗丹明B的降解有着更优异的活性。另外,探讨了中空结构纳米晶的形成机理。其次,基于上述方法,将沉淀剂替换为碳酸钠与硫代乙酰胺的混合溶液,在室温条件下一步制备得到了 BiS/(BiO)CO二元复合物。该方法简单快捷,得到的异质结,因其界面接触紧密,性能相比于单一组分得到了大幅度的提升,且对于多种染料及无色污染物表现出良好的光催化性能。最后,使用尿素作为封端剂,在室温条件下成功制备得到了具有{001}晶面族优先取向的(BiO)2CO及BiOCl纳米片,且通过调控尿素的量,可以有效且便捷地调控{001}晶面族暴露的比例。具备高比例{001}晶面族暴露的(BiO)CO及BiOCl样品,因其内建电场垂直于该晶面,使其光生载流子迁移至表面的效率提高,因此光催化性能得到了大幅度的提高。另外,初步探索了尿素对于{001}晶面族暴露的作用机理。

关键词：碳酸氧铋室温制备异质结晶面控制光催化