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钼酸铋基改性光催化剂研究进展

应用化工 2024年第8期 1901-1905+1911页

作者：肖力光高梅雷潭王一鸣吉林建筑大学材料科学与工程学院

综述了钼酸铋（Bi2MoO6）基催化剂异质结的构筑和掺杂改性等方面的研究，以及治理有机污染物、制氨固氮、降解甲醛、还原重金属、杀菌等领域的研究进展。简述了Bi2MoO6基异质结光催化材料的异质结类型，以及利用掺杂改性来提高Bi2MoO6... 详细信息

综述了钼酸铋（Bi2MoO6）基催化剂异质结的构筑和掺杂改性等方面的研究，以及治理有机污染物、制氨固氮、降解甲醛、还原重金属、杀菌等领域的研究进展。简述了Bi2MoO6基异质结光催化材料的异质结类型，以及利用掺杂改性来提高Bi2MoO6的光催化活性。介绍了Bi2MoO6基复合催化剂材料在降解有机污染物领域的研究进展，分析了Bi2MoO6基复合催化剂材料目前存在的问题，对今后的研究重点做出展望。

关键词：光催化钼酸铋异质结研究进展

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石墨烯/碳纳米管/钼酸铋复合材料制备及光催化性能研究

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安徽化工 2024年第3期50卷 84-87页

作者：梅亚平杨景红潘成胡程鹏陈传盛安徽国风新材料股份有限公司安徽合肥230000

Bi_(2)MoO_(6)是一种典型的Aurivillius型结构,具有适当的带隙能(2.7 eV),能够捕捉可见光,具有优异的光催化性能,但是光生载流子在催化剂表面容易复合,造成量子效率低。以五水硝酸铋(Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O)、二水合钼酸钠(Na_(2)MoO_... 详细信息

Bi_(2)MoO_(6)是一种典型的Aurivillius型结构,具有适当的带隙能(2.7 eV),能够捕捉可见光,具有优异的光催化性能,但是光生载流子在催化剂表面容易复合,造成量子效率低。以五水硝酸铋(Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O)、二水合钼酸钠(Na_(2)MoO_(4)·2H_(2)O)、氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNTs)为原材料,通用水热法制备了石墨烯/碳纳米管/钼酸铋复合光催化材料,并对罗丹明B进行了光催化降解。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪和紫外可见分光光度计对所制备样品的表观形貌、晶体结构和光催化性能进行了表征和分析。结果表明:适量的碳纳米管大大提高了复合粉体比表面积,有效促进光催化降解罗丹明B的性能,同时确定最佳水热反应温度为120℃,过高的水热温度会造成钼酸铋晶粒的长大,进而不利于光催化性能。

关键词：钼酸铋碳纳米管氧化石墨烯光催化性能

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钼酸铋基气敏材料研究进展

化学通报 2023年第8期86卷 937-943页

作者：崔心蕾王哲禹迟彩霞刘超群乔秀丽绥化学院食品与制药工程学院黑龙江省环境催化与储能材料重点实验室绥化152061

气体传感器被广泛应用于检测工业和家庭中有毒有害气体。气体敏感材料是气体传感器中重要的组成部分,敏感材料的性质决定了气体传感器的性能。研制精度高、检测快、集成度高的气体检测器迫在眉睫。钼酸铋作为一种新型双金属氧化物气敏材... 详细信息

气体传感器被广泛应用于检测工业和家庭中有毒有害气体。气体敏感材料是气体传感器中重要的组成部分,敏感材料的性质决定了气体传感器的性能。研制精度高、检测快、集成度高的气体检测器迫在眉睫。钼酸铋作为一种新型双金属氧化物气敏材料,具有高选择性、高敏感度的优势。本文从气敏机理、形貌控制、掺杂和复合材料构建方面对近年来钼酸铋作为气敏材料的研究进行了总结,并对钼酸铋基气敏材料未来的研究方向进行了展望。

关键词：钼酸铋敏感材料气体传感器复合材料

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钼酸铋光催化剂的合成及改性研究进展

现代化工 2023年第9期43卷 47-51,56页

作者：汪园青潘育松朱红梧向妍蕾韩蓉安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232000

介绍了Bi_(2)MoO_(6)的合成方法和改性方法,对水热法、溶剂热法、微乳液法、溶胶-凝胶法、沉淀法、固相合成法及熔盐法等合成原理、优缺点进行了综合评述;同时对形貌调控、元素掺杂、半导体异质结构建和贵金属沉积4个方面的改性研究进... 详细信息

介绍了Bi_(2)MoO_(6)的合成方法和改性方法,对水热法、溶剂热法、微乳液法、溶胶-凝胶法、沉淀法、固相合成法及熔盐法等合成原理、优缺点进行了综合评述;同时对形貌调控、元素掺杂、半导体异质结构建和贵金属沉积4个方面的改性研究进行了详细评价;对Bi_(2)MoO_(6)未来发展的方向进行了展望。

关键词：光催化钼酸铋催化剂合成催化剂改性

钼酸铋基光催化剂的制备及其还原Cr(Ⅵ)性能研究

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钼酸铋基光催化剂的制备及其还原Cr(Ⅵ)性能研究

作者：邓强东华大学

学位级别：硕士

钼酸铋因带隙窄(2.6-2.7 e V)、化学性质稳定、合成条件简易且形貌和性质具有可调性受到了广泛研究,并在工业污水降解、光催化制氢、二氧化碳还原及抗生素降解等领域得到广泛运用。但是单一的钼酸铋存在着电子空穴易复合和量子效率低等... 详细信息

钼酸铋因带隙窄(2.6-2.7 e V)、化学性质稳定、合成条件简易且形貌和性质具有可调性受到了广泛研究,并在工业污水降解、光催化制氢、二氧化碳还原及抗生素降解等领域得到广泛运用。但是单一的钼酸铋存在着电子空穴易复合和量子效率低等缺点限制了其光催化活性,为了克服这些缺陷,研究人员提出了许多策略,如元素掺杂、异质结构建和形态控制等。本文采用溶剂热法制备了一种花纹状的钼酸铋微球,通过一步溶剂热法设计了稀土元素铈(Ce)掺杂的钼酸铋微球和Bi/BiMoO复合光催化剂,并运用其光催化还原Cr(VI)评价其光催化活性,相关测试结果表明,两种改性方法均可有效改善光生载流子的动力学行为和扩宽光催化剂光吸收范围,从而提升其光催化活性。首先,采用溶剂热法,以乙二醇和异丙醇为溶剂,通过改变反应过程中溶剂比例制备了一系列的钼酸铋微球。在氙灯照射下,不同溶剂比例制备的钼酸铋对六价铬溶液表现出不同的光催化活性,其中当乙二醇和异丙醇体积比为1∶3时表现出最高的光催化活性(还原率约为84.6%),并通过相关表征分析了物相结构、微观形貌及光学性质。其次,为提升BiMoO光催化活性,采用一步溶剂热法成功制备了不同Ce掺杂量的BiMoO微球,并运用其光催化还原Cr(VI)。相关测试结果表明,Ce掺杂能有效改善光催化剂的电荷分离和转移效率。当以Ce与Bi理论摩尔比为1∶4掺杂时具有最优的光催化活性,光照50 min还原效率达96.3%,还原速率常数是纯BiMoO的1.8倍。此外,在5次重复实验和共存离子条件下,光催化剂仍保持较高的还原活性,表明Ce掺杂的BiMoO具有较强的稳定性。该研究表明,Ce掺杂的BiMoO具有合成工艺简单、光催化效率高的特点,在处理废水中Cr(VI)的方面具有潜在的应用价值。最后,以溶剂热法制备钼酸铋微球为基础,通过在溶剂热过程中添加硼氢化钠,利用其强还原性将部分硝酸铋还原为单质铋,从而合成Bi/BiMoO复合光催化剂。通过光催化活性测试发现,在氙灯光照50 min后,纯钼酸铋对六价铬溶液还原率仅为74%,但将金属Bi和钼酸铋复合后,Bi/BiMoO复合光催化剂对六价铬的光催化活性得到了明显提升(还原率约为94.4%),Bi/BiMoO复合光催化剂的还原速率常数约为纯钼酸铋的2倍。UV-Vis(吸收光谱)结果表明,金属Bi粒子的表面等离子体共振效应可有效扩宽钼酸铋的光吸收范围。此外,电化学测试结果表明,金属Bi的SPR效应有利于促进电子的储存和穿梭,可以有效提高Bi/BiMoO中电荷载流子的传输效率。结合光学和电化学测试结果,提出了Bi/BiMoO光催化剂电荷分离和传输的可能光催化机理。

关键词：钼酸铋光催化溶剂 Ce掺杂复合光催化剂

钼酸铋基材料的设计及其增强的光催化性能研究

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钼酸铋基材料的设计及其增强的光催化性能研究

作者：刘子晗江苏大学

学位级别：硕士

工业革命推动科技与经济高速发展,人类社会进入了一个崭新的时代。随着工业化和城市化进程的加快,环境污染已对生态系统和人类健康构成了严重威胁。与此同时,全球人口激增导致化石燃料的储量正在不断减少,能源供应不足也成为人类将要面... 详细信息

工业革命推动科技与经济高速发展,人类社会进入了一个崭新的时代。随着工业化和城市化进程的加快,环境污染已对生态系统和人类健康构成了严重威胁。与此同时,全球人口激增导致化石燃料的储量正在不断减少,能源供应不足也成为人类将要面临的重大问题。以半导体材料为核心的光催化技术为缓解环境恶化和能源需求提供了新的思路。本文针对钼酸铋(BiMo O)光催化材料存在的载流子易重组、可见光利用率低、光生电荷氧化还原能力弱等问题,通过优化BiMo O材料的尺寸,实现其能带结构的可控调变。在此基础之上,结合表面缺陷设计、异质结构构筑以及表面修饰等策略,进一步调控BiMo O光催化材料的电荷分离效率,提高光生电荷的氧化还原能力,进而实现其光催化活性的显著提升。结合X射线粉末衍射、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱以及光电化学测试等表征手段分析并确定了所制备BiMo O基光催化材料的形貌特征、组成结构、光学性质和光电特性等,考察了所制备BiMo O基材料光催化降解有机污染物和CO还原性能,阐明了可能的反应机制。本论文的具体研究内容如下:1.通过溶剂热法辅以精准的p H调控一步合成了富氧空位的BiMo O(BiMo O-OVR)光催化材料。为了验证氧空位的引入对BiMo O材料光催化降解有机污染物活性的影响机制,通过改变反应溶剂合成了少氧空位的BiMo O(BiMo O-OVL)光催化材料作为对比。电子顺磁共振谱图和X射线光电子能谱图证实成功合成了表面氧空位浓度不同的BiMo O光催化材料。以四环素作为目标污染物,考察了所制备BiMo O-OVR和BiMo O-OVL材料在可见光(λ>400 nm)照射下的光催化降解活性。光催化实验结果显示,BiMo O-OVR材料在可见光照射225分钟后对四环素的去除率达到88.7%,是BiMo O-OVL材料的4.7倍。表征结果显示,材料表面丰富的氧空位能够迅速捕获电子,有效抑制光生电子和空穴的快速复合,从而促进光催化降解污染物性能的提升。电子自旋共振以及自由基捕获实验结果证实,超氧自由基是光催化降解过程中主要的反应活性物种。2.通过以BiMo O纳米颗粒为生长基底原位构筑了直接Z型异质结构的BiWO/BiMo O复合光催化材料。选取环丙沙星作为目标污染物,评价了所制备BiMo O单体和系列BiWO/BiMo O复合光催化材料在可见光照射下的光催化降解性能。光催化实验结果显示,BiWO/BiMo O-2材料在可见光照射180分钟后对环丙沙星的降解率为81.7%,是BiMo O单体材料的4.1倍。光电化学表征结果证实,外沿生长的BiWO与BiMo O材料之间紧密的界面接触,促进了光生电荷的有效分离。同时,BiWO与BiMo O材料匹配的能带结构形成直接Z型异质结,使得BiWO材料价带上空穴的氧化能力和BiMo O材料导带上高能电子的还原能力最大化,进而加速光催化反应进程。结合电子自旋共振光谱和自由基捕获实验结果确定了空穴、超氧自由基和羟基自由基是光催化降解反应过程中主要的反应活性物种。3.通过静电吸附作用构建氮杂碳量子点(N-CQDs)表面修饰的BiMo O纳米颗粒(N-CQDs/BiMo O)复合光催化材料。结合所制备N-CQDs/BiMo O复合材料的高分辨透射电镜图、傅里叶变换红外光谱图以及X射线光电子能谱图证实了N-CQDs的成功引入。在没有任何牺牲剂、助催化剂以及光敏剂的纯水条件下探究了所制备材料的光催化CO还原性能。结果表明,N-CQDs/BiMo O-2复合材料显示出最高的光催化CO还原活性。氙灯照射5小时后,N-CQDs/BiMo O-2复合材料光催化还原CO制CO的产率为3.2μmol gh,是BiMo O单体材料的3.2倍。N-CQDs的引入增强了CO吸附位点周围的电子密度,强化了材料表面对CO分子的吸附能力。光电化学表征结果证实,N-CQDs/BiMo O复合材料的构筑实现了BiMo O材料表面更高的电荷分离效率,进而显著提升光催化CO还原的转化效率。此外,通过原位红外光谱探究了可能的光催化CO还原机制。

关键词：光催化钼酸铋电荷分离抗生素去除 CO2还原

纳米片状钼酸铋的制备及其催化氧化脱硫性能研究

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现代化工 2022年第S2期42卷 228-233,238页

作者：林程涛陈婵林海单书峰曾兴业广东石油化工学院劣质油加工广东省高校重点实验室广东茂名525000 湛江海关技术中心广东湛江524022

通过水热-退火法和溶剂热-退火法制备了4种钼酸铋样品,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、电子扫描显微图像(SEM)、能量色散光谱(EDS)和N2等温吸附-脱附等分析方法对其结构组成、表面形貌和比表面积进行了表征。在不同... 详细信息

通过水热-退火法和溶剂热-退火法制备了4种钼酸铋样品,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、电子扫描显微图像(SEM)、能量色散光谱(EDS)和N2等温吸附-脱附等分析方法对其结构组成、表面形貌和比表面积进行了表征。在不同反应温度、催化剂(钼酸铋)用量、萃取剂(乙腈)用量、氧化剂(H_(2)O_(2))用量、硫含量等条件下进行模拟油脱硫性能测试。结果表明,制备的钼酸铋均为纳米片状结构,水热-退火法制备的钼酸铋具有最佳脱硫性能;在反应温度为60℃、钼酸铋为0.025 g、乙腈为5 mL、H_(2)O_(2)为0.12 mL、反应时间为75 min时,对硫含量为500、800、1100和1500 mg/L的二苯并噻吩模拟油的脱硫率均可达99.2%以上。动力学分析表明,当反应温度在40~60℃时,拟合的反应速率方程线性关系良好(R^(2)>0.99),推算得到的反应表观活化能为30.82 kJ/mol。

关键词：钼酸铋水热-退火法油品脱硫二苯并噻吩

掺氮石墨烯量子点复合钼酸铋降解水中四环素的研究

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应用化工 2022年第3期51卷 664-668页

作者：潘杰莫创荣许雪棠龙菲妃黄俊霖任晓芳庞瑞林广西大学资源环境与材料学院广西南宁540000 广西大学化学化工学院广西南宁540000

通过水热法一步合成了氮掺杂石墨烯量子点复合钼酸铋光催化剂,通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、荧光光谱对其进行了表征。在氙灯照射下,考察了催化剂的投加量、四环素浓度、溶液初始pH对掺氮石墨烯量子点复合钼酸... 详细信息

通过水热法一步合成了氮掺杂石墨烯量子点复合钼酸铋光催化剂,通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、荧光光谱对其进行了表征。在氙灯照射下,考察了催化剂的投加量、四环素浓度、溶液初始pH对掺氮石墨烯量子点复合钼酸铋对四环素降解的影响。结果表明,当催化剂投加量为1 g/L,四环素浓度为15 mg/L,pH为7.4,暗反应60 min,光反应120 min后,四环素的降解率为93%。氮掺杂石墨烯量子点复合钼酸铋抑制了电子-空穴对的复合,具有良好的吸附和光催化性能。

关键词：钼酸铋氮掺杂石墨烯量子点光催化四环素

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