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一维四棱柱状Bi2O3纳米棒的微乳法合成及光性能

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稀有金属 2018年第6期42卷 561-566页

作者：王亚军郭梁李泽雪于海洋冯长根北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

纳米氧化铋是一种重要的功能材料,其可控制备一直是研究的热点。以TritonX-100/正庚烷/正戊醇/水为微乳液体系,采用反相微乳法合成了一维四棱柱状Bi2O3纳米棒。采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征了煅烧温度和煅烧时间对Bi2O3... 详细信息

纳米氧化铋是一种重要的功能材料,其可控制备一直是研究的热点。以TritonX-100/正庚烷/正戊醇/水为微乳液体系,采用反相微乳法合成了一维四棱柱状Bi2O3纳米棒。采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征了煅烧温度和煅烧时间对Bi2O3样品晶型和微观形貌的影响。表征结果表明,随煅烧温度增加,产物由四方相β-Bi2O3向单斜相α-Bi2O3转变,样品为一维四棱柱状纳米棒,其直径为50～100 nm,长为300～600 nm。对前驱体的形成机制进行分析发现,定向附着、自组织和奥斯瓦尔德熟化在微乳体系合成纳米材料的过程中起到了重要作用。紫外-可见光谱（UV-Vis）分析表明,亚稳相β-Bi2O3（550 nm）相比稳定相α-Bi2O3（460 nm）具有更宽的可见光响应范围和更窄的禁带宽度（分别为2.30和2.74 eV）,属于电子从价带跃迁到导带引起的吸收,为Bi2O3的直接带隙吸收。荧光光谱（PL）表明β-Bi2O3在400～600nm具有宽的发射谱带,466 nm处的强蓝带发射归属于bi3＋的3P1→1S0跃迁和o2-→bi^3＋荷移跃迁,562 nm处绿峰归属于晶体表面氧空位和生长过程中形成的缺陷。

关键词： Bi2O3 纳米棒反向微乳法光性能

SrTio3耦合γ-Bi2O3和ZnIn2S4异质结制备及其光催化性能研究

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SrTiO3耦合γ-Bi2O3和ZnIn2S4异质结制备及其光催化性能研究

作者：王永河北大学

学位级别：硕士

SrTio具有简单的立方空间群和良好的结构稳定性,是一种优良的光催化材料。然而光生电子和空穴迁移率低,且易于复合,导致光催化性能低。本文通过SrTio原位生长γ-bio和ZnInS,制备双Z型SrTio:γ/α-bio和ZnInS/SrTio/In(oH)异质结,极大的... 详细信息

SrTio具有简单的立方空间群和良好的结构稳定性,是一种优良的光催化材料。然而光生电子和空穴迁移率低,且易于复合,导致光催化性能低。本文通过SrTio原位生长γ-bio和ZnInS,制备双Z型SrTio:γ/α-bio和ZnInS/SrTio/In(oH)异质结,极大的提升了双酚A、诺氟沙星、洛美沙星和氧氟沙星的光催化降解效率。当γ-bio和SrTio异质结原位生长后,γ-bio部分转化为α-bio,形成三相异质结构SrTio:γ/α-bio。使用最佳样品时,诺氟沙星和双酚A的光催化降解速率分别为0.13 min和0.09 min,比之前报道的任何其他催化剂都快得多。在五次循环试验中,诺氟沙星和双酚A的降解速率分别高于0.11 min和0.08 min,同时样品具有良好的结构稳定性。超快的光降解速率来自于部分相变诱导双Z型能带形成,实现电荷载流子的双向转移以加速其分离。SrTio导带电位-1.6 V和γ/α-bio价带电位2.3/1.75 V被保留,以生成o、oH和空穴,用于光催化降解。通过质谱分析给出了这两种污染物的降解路径,最终产物通过大肠杆菌的生长探索其毒性。采用原位生长ZnInS耦合SrTio形成异质结,在样品制备过程中ZnInS部分相变为In(oH)。通过X射线衍射、透射电镜、拉曼、扫描电镜、EDS以及XPS能谱进一步表征,证实了异质结的形成。30分钟紫外光照射后,最优样品对洛美沙星和氧氟沙星的降解效率分别达到86%和88%。催化剂质量、污染物浓度、水体和p H对光催化活性都有不同程度的影响。五次循环测试表明ZnInS/SrTio/In(oH)具有卓越的结构稳定性和可重复利用性。基于实验表征,光催化剂高活性主要归因于异质结加快光生电荷分离。部分相变为设计具有多界面电荷载体转移的高活性异质结催化剂提供了一种新的思路。

关键词： SrTio3 Bi2O3 ZnIn2S4 部分相变光催化降解

Performance characterization of bi_2o_3/Al nanoenergetics blasted micro-forming system

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Defence Technology（防务技术） 2019年第1期15卷 98-105页

作者： Vinay Kumar Patel Rishi Kant Anu choudhary Madhusudan Painuly Shantanu Bhattacharya Department of Mechanical Engineering Govind Ballabh Pant Institute of Engineering & Technology Pauri-Garhwal Department of Mechanical Engineering Indian Institute of Technology Kanpur

This paper reports a novel micro-blast driven manufacturing process for micro-forming of Aluminum foils. The micro-blast is realized by using a nanoenergetic material system comprising of bi_2o_3 microrods and aluminum particles. There is an enhanced need of forming of thin aluminum foil structures in small regions from point of view of drug packaging etc. The process developed caters to this need by using a single shot forming process using a micro-blast source. The micro-blast that is generated from an energetic composite system is made highly tunable by modulating the peak pressure generated through the blasting process and their impact in micro-forming of thin aluminum foils is observed through parametric studies. The engineering challenge involved in these experiments is to tune the blast pressure properties in order to address the forming of thin metal sheets with limiting boundary values as defined by the failure criteria. A variety of characterization techniques related to a thorough analysis of the synthesized material viz. X-ray diffraction(XRD), Scanning Electron Microscopy(SEM) etc, are used to tune the functional properties like gauge blast pressure etc, of material system. We have found a material system that can generate a maximum peak pressure of 73.8 MPa with pressurization rate of 2460 GPas^(-1) and that is able to accomplish micro-forming on thin metal foils(around 0.3 mm thickness). Experimental investigations demonstrate that tunabilty aspect of the energetic composites when exercised can enable variant processes such as embossing, coining, drilling etc. which may be of significant utility to drug packaging industries. A proper mathematical modeling of the forming process and critical process parameters therein have also been detailed.

关键词： Microforming Aluminum Foil Bi2O3 Nanoenergetic Tunability Process parameters

Preparation of Ce3+doped Bi2O3 hollow needle-shape with enhanced visible-light photocatalytic activity

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Journal of Rare Earths 2019年第7期37卷 726-731页

作者： Wenwen Zhang Shaomin Gao Donghui Chen College of Environmental Science and Engineering Donghua UniversityShanghai 201620China College of Chemical and Environmental Engineering Shanghai Institute of TechnologyShanghai 201418China

Ce3+ doped Bi2O3 hollow needle-shape with enhanced visible-light photocatalytic activity was successfully prepared via the method of chemical precipitation using bi(No3)·5H2o and Ce(No3)3·6H2o as the source of bismuth and cerium, HNo3 as solvent and NaoH as precipitants, respectively and after calcination at 500 ℃ for 2 h. The morphology and elemental composition,crystal form,purity and specific surface area of the hollow needle Bi2O3 were characterized by SEM-EDS, XRD, BET and FT-IR. The photocatalytic properties of the as-obtained samples were measured by UV-vis diffuse reflection spectroscopy and photochemical reactor. As a result, the obtained Bi2O3 hollow needle-shape doped with 5 wt% Ce shows good morphology, α-phase, stronger absorbent for visible light and good photocatalytic property. Under the simulated visible light of 300 W, the photodegradation rate of tetracycline over HNBCe can reach to 89.1%,which is higher than that of commercial Bi2O3 nanoparticles and Bi2O3 hollow needle-shape.

关键词： Needle-shape Bi2O3 Precipitation method Tetracycline Rare earths

添加Bi2O3对Sio2-Al2o3-Mgo系玻璃结构与性能的影响

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机械工程材料 2020年第7期44卷 23-27页

作者：杨自豪陈汉生陈莹莹高任王焕平徐时清曹永盛中国计量大学材料科学与工程学院杭州310018 浙江丹斯登生物材料有限公司嘉兴314400

采用传统熔体冷却法制备添加不同质量分数(0~3.0%)Bi2O3的Sio2-Al2o3-Mgo系玻璃,研究Bi2O3添加量对玻璃热稳定性、结构稳定性以及物理与力学性能的影响。结果表明:添加Bi2O3可有效降低玻璃的软化点;随着Bi2O3添加量的增加,玻璃析晶温度... 详细信息

采用传统熔体冷却法制备添加不同质量分数(0~3.0%)Bi2O3的Sio2-Al2o3-Mgo系玻璃,研究Bi2O3添加量对玻璃热稳定性、结构稳定性以及物理与力学性能的影响。结果表明:添加Bi2O3可有效降低玻璃的软化点;随着Bi2O3添加量的增加,玻璃析晶温度与玻璃化转变温度之差先增大后减小,光学带隙先减小后增大,说明玻璃的热稳定性和结构稳定性先提高后降低,同时玻璃的密度、弯曲强度、压缩强度和压缩模量也呈先增大后降低的趋势;当Bi2O3的质量分数为1.5%时,玻璃的结构稳定性、热稳定性、物理与力学性能最优异,此时玻璃析晶温度与玻璃化转变温度之差为244K,光学带隙为3.50eV,密度为2.67g·cm-3,弯曲强度为82.72 MPa,压缩强度为236.24MPa,压缩模量为110.06GPa。

关键词： Bi2O3 Sio2-Al2o3-Mgo系玻璃力学性能结构稳定性热稳定性

g-C3N4-Bi2O3/Al2o3材料的制备及其可见光催化还原水中U(Ⅵ)的特性试验

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g-C3N4-Bi2O3/Al2O3材料的制备及其可见光催化还原水中U(Ⅵ)的特...

作者：袁亦雷南华大学

学位级别：硕士

铀矿的开采、加工过程中排放的废水中的铀主要为六价铀,多以铀酰离子(Uo)形态存在。一般用氧化还原法去除其污染,将易溶于水的六价铀U(Ⅵ)还原为难溶于水的四价铀U(IV),实现U(Ⅵ)与水分离。石墨相氮化碳(g-CN)具有典型的2D层状结构和合... 详细信息

铀矿的开采、加工过程中排放的废水中的铀主要为六价铀,多以铀酰离子(Uo)形态存在。一般用氧化还原法去除其污染,将易溶于水的六价铀U(Ⅵ)还原为难溶于水的四价铀U(IV),实现U(Ⅵ)与水分离。石墨相氮化碳(g-CN)具有典型的2D层状结构和合适的带隙(2.7e V)。但是纯g-CN的电子-空穴复合率高、可见光利用效低、比表面积低等缺点,使得g-CN的光催化应用受到限制。本人首先采用煅烧法制备了g-CN材料,后续采用热聚合法制备氮化碳-氧化铋-氧化铝(g-CN-bio/Alo)光催化剂并将用于光催化还原U(Ⅵ)。g-CN-bio/Alo在可见光照射下光催化还原U(Ⅵ)的实验结果表明:当Alo、g-CN、bio的质量比为3:2:1时,投加10mg/L的U(Ⅵ)水溶液20m L,p H为5,三元复合材料投加量为0.50g/L,经过暗反应30min和光反应60min后,其对U(Ⅵ)的最高去除率达到98.71%。其去除率是一元材料g-CN和bio的3.27倍,是二元复合材料g-CN-bio的1.32倍。在此基础上,对g-CN-bio/Alo复合性光催化剂光催化U(Ⅵ)过程中的活性物种进行了捕获实验。试验结果表明:对苯醌(BQ)和过硫酸钾的加入明显降低了光催化还原U(Ⅵ)的效率。对反应后的三元复合材料进行XPS表征,结果表明溶液中的U(Ⅵ)被还原为U(IV)。还原性基团光生电子(e)和超氧自由基(·o)是参与U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ)的主要因素。g-CN-bio/Alo的重复性试验结果表明,在经过5次循环试验时,光催化还原U(Ⅵ)的效率还可以达到85.13%,这说明催化剂具有良好的稳定性与循环能力。

关键词： g-C3N4 Bi2O3 Al2o3 光催化还原 U(Ⅵ)

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Bi2O3光催化剂的制备与改性研究

Bi2O3光催化剂的制备与改性研究

作者：孙小锋青海师范大学

学位级别：硕士

光催化技术被认为是一种能够解决环境污染和能源短缺问题的理想技术。bio作为一种半导体光催化剂,由于其具有合适的能带结构和优异的化学稳定性,成为目前被广泛研究的可见光光催化剂。然而,bio光催化剂中较高的光生电荷复合和有限的光... 详细信息

光催化技术被认为是一种能够解决环境污染和能源短缺问题的理想技术。bio作为一种半导体光催化剂,由于其具有合适的能带结构和优异的化学稳定性,成为目前被广泛研究的可见光光催化剂。然而,bio光催化剂中较高的光生电荷复合和有限的光吸收范围严重影响着其在光催化领域的应用。因此,本论文以bio为研究对象,通过不同的策略对其进行改性研究,旨在提高其光催化降解和还原效率。本研究不仅为bio满足不同的光催化降解和还原要求提供了可借鉴的改性方案,还为bio在光催化领域的实际应用提供了可参考的理论和实验依据。主要研究内容及获得成果包括:(1)采用聚丙烯酰胺凝胶法制备出bio颗粒,然后通过光还原法在bio颗粒表面修饰粒径为6～18 nm的Au Ag合金纳米颗粒,获得Au Ag/bio复合物。模拟太阳光和可见光照射下对罗丹明B(Rh B)、甲基橙(Mo)和Cr(VI)的催化降解和还原实验发现:Au Ag/bio复合物展示出比bio,Ag/bio和Au/bio更高的光催化降解和还原性能。电化学测试和荧光光谱分析表明,相比于bio单体,Au Ag/bio复合光催化剂中光生电荷的分离效率得到明显提升。循环实验表明Au Ag/bio复合物具有良好的光催化循环性能和化学稳定性。(2)通过光还原法将Au,Pt和Au Pt合金纳米颗粒修饰在bio颗粒表面,得到Au/bio,Pt/bio和Au Pt/bio复合物。在模拟太阳光照射下评估了Au Pt/bio复合物光催化降解和还原酸性橙7(Ao7)和Cr(VI)的性能。实验表明:Au Pt合金纳米颗粒的修饰极大地提升了bio的光催化效率,并且以苯酚为目标反应物研究了Au Pt/bio复合物的内在光催化性能。同时利用XPS和HRTEM充分证实Au Pt合金纳米颗粒的存在及其在bio表面的均匀分布。结合Au Pt/bio复合物光催化机理可知:Au Pt合金与bio之间形成合适高度的肖特基势垒有效抑制了光生电荷的复合,从而提升了光催化效率。(3)采用水热法制备出bio微棒,通过共沉淀法将AgS纳米板修饰在bio微棒表面制备出AgS/bio样品,采用近红外光修饰法选择性地在AgS纳米板表面修饰Au纳米颗粒制备Au-AgS/bio复合物。SEM,TEM和HRTEM观察发现Au纳米颗粒只修饰在AgS表面,bio微棒表面未发现Au纳米颗粒的存在。模拟太阳光辐照下对Ao7,Rh B,Ao7/Rh B混合物和Cr(VI)的光催化降解和还原实验表明:对于AgS/bio样品,AgS的含量为12%时催化效果最佳。此外,通过Au纳米颗粒的选择性修饰,2Au-12%AgS/bio复合光催化剂的催化效率达到最佳。通过对苯酚的降解证实,染料的降解主要源于产物具有的内在光催化属性,而非染料光敏化作用。光催化机理分析发现,AgS和bio构成Z型异质结不仅促进了复合物中光生电荷的分离效率,同时优化了bio的光催化氧化还原能力,Au纳米颗粒选择性地修饰在AgS表面不仅能够俘获AgS导带中的光生电子,而且能够弥补Z型异质结AgS/bio出现的光生电荷被消耗的问题。从而提升了光催化效率。(4)采用简单的NaBH化学还原法,在bio表面成功引入氧空位层获得bio样品,通过水热法将碳量子点修饰在bio表面获得CQDs/bio复合物。结合XPS分析和HRTEM观察发现,通过改变NaBH的浓度可以调控bio样品表面氧空位层的厚度。此外,也观察到CQDs成功地修饰在bio样品表面。在模拟太阳光和近红外光照射下对酸性橙7(Ao7)的光催化降解实验发现:对于bio样品,相比于bio光催化效率得到明显提升,3R-bio(NaBH:3 mmo/L)样品的降解效率达到最佳,在3R-bio表面修饰CQDs,可以得到光催化活性更高的CQDs/bio复合物。其中,15C/3R-bio复合物的光催化活性最高。与bio和3R-bio不同,15C/3R-bio样品还能够在近红外光(NIR)照射下进行光催化反应。并且bio和CQDs/bio样品具有良好的光催化稳定性。对CQDs/bio复合物光催化机理分析表明:表面氧空位的引入不仅能够在禁带中产生氧空位态减小带隙,还能够俘获光生电子促进光生电荷的快速分离。CQDs的修饰:一方面,CQDs能够在可见光激发下产生光生电子并能转移至bio的导带,同时CQDs还是一种良好的电子受体可以俘获bio受激产生的光生电子,进一步促进bio样品中光生电荷的分离效率。另一方面,CQDs还表现出优异的上转换性能,其上转换荧光可以有效激发bio,提高了光生电荷的产率。

关键词：光催化 Bi2O3 改性氧空位复合

Enhanced Charge Separation of a-Bi2O3-bioI Hollow Nanotube for Photodegradation Antibiotic Under Visible Light

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Chemical Research in Chinese Universities 2020年第6期36卷 1227-1233页

作者： ZHANG Pengfei LIU Huan LIANG Haiou BAI Jie LI Chunping Chemical Engineering College Inner Mongolia University of TechnologyHohhot 010051P.R.China Inner Mongolia Key Laboratory of Industrial Catalysis Hohhot 010051P.R.China

It is highly desirable to exploit semiconductor materials with high photocatalytic degradation activity,es-pecially bismuth oxyhalide semiconductor photocatalysts with special layered structure and suitable bandgap width.The low utilization rate of visible light and high recombination rate of photogenerated electron-hole of biol photo catalyst severely restrict its development.Herein,a heterojunction photocatalyst of a-Bi2O3-bioI hollow nanotube was prepared by electrospinning method,solvothermal method and ion-exchange method.The a-Bi2O3-bioI(BB-4 the stirring time of Bi2O3 in KI solution was 4 h)exhibited the best photocatalytic performance towards degrading the tetracycline hydrochloride(TC)solution,which could remove 85%of TC(10 mg/L)in 2 h under visible light irradia-tion.The estimated hrc of a-bio-bioI(BB-4)was ca.3.9 and 1.8 times as much as that of a-Bi2O3 and pure bioI respectively.It indicated that the formation of a-bizo3-biol heterojunction can significantly improve the separatior efficiency of photogenerated electron-hole pairs,therefore the photocatalytic ability was enhanced.Furthermore,a corresponding photocatalytic mechanism was proposed that oz radical and holes are the main active components in the photodegradation through trapping experiment.

关键词： bioI Bi2O3 Heterojunction Electrons-holes separation Photodegradation

Bi2O3基复合催化剂的制备及其光催化性能研究

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Bi2O3基复合催化剂的制备及其光催化性能研究

作者：任富彦南昌大学

学位级别：硕士

盐酸四环素(TCH)是一种广泛应用于动物养殖、医药等领域的广谱抗生素,它的使用导致了一些环境问题,比如对水体的污染和对水生生物的毒害。因此,对TCH这类有机污染物进行高效稳定的处理已经成为了迫切的需求。近年来,光催化技术因其高效... 详细信息

盐酸四环素(TCH)是一种广泛应用于动物养殖、医药等领域的广谱抗生素,它的使用导致了一些环境问题,比如对水体的污染和对水生生物的毒害。因此,对TCH这类有机污染物进行高效稳定的处理已经成为了迫切的需求。近年来,光催化技术因其高效、环保、低成本等特点,成为了一种重要的有机污染物降解方法。bio和g-CN作为常见的光催化剂,在污染物降解方面也受到了广泛的关注。然而,这些单一材料在光催化降解方面的应用还存在着一些问题,如光吸收范围窄、光生电子-空穴对易复合等。通过制备bio/g-CN复合催化剂,将bio和g-CN两种材料的优势进行结合,可以提高催化剂的光催化活性和稳定性,从而更有效地降解有机污染物。本文深入研究了bio/g-CN和bio/g-CN-Nd光催化降解TCH效能,并解析了bio/g-CN在TCH光催化降解中的作用机制。主要研究结果如下:(1)采用Nd(No)·6Ho作为Nd源,合成了不同掺杂量的g-CN-Nd催化剂,掺杂量分别为1%、1.5%和2%。XRD和FTIR表征结果表明:Nd掺杂并未改变g-CN的晶型和分子结构,成功地将Nd掺杂到g-CN上。光催化实验结果显示:当掺杂量为1.5%时,制备的g-CN-Nd光催化剂在去除TCH方面表现最佳,其光催化反应速率是g-CN的1.49倍;制备bio材料的最佳条件为:Na oH用量为5.2 g且热处理温度为400℃。(2)首先以双氰胺为原料,采用热聚合法制备了g-CN,然后以bi(No)·5Ho为铋源,通过共沉淀法将g-CN负载于bio上制备了bio/g-CN复合催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)对bio/g-CN进行表征测试。结果表明g-CN可成功负载到bio。利用TCH作为目标污染物,考察了g-CN掺杂量对bio/g-CN复合催化剂的光催化性能影响。结果表明,在g-CN掺杂量为30%时,制备的bio/g-CN光催化剂对TCH的去除效果最佳,光催化反应速率是纯g-CN的1.44倍,是bio的1.66倍。自由基捕获实验证明超氧自由基(·o)和羟基自由基(·oH)是TCH降解过程中主要的活性物质。此外,在3次循环使用过程中,该催化剂还能保持良好的稳定性和催化活性。(3)将合成的g-CN-Nd材料负载于bio上,制备了bio/g-CN-Nd复合催化剂。以TCH为目标污染物,考察了该复合材料的结构、物理化学性能和掺杂Nd量对其光催化性能的影响。研究结果显示,bio/g-CN-Nd复合催化剂的形态保持完好,呈现出棒状和块状形态。引入g-CN-Nd对bio的晶型结构和分子结构没有影响。在TCH光催化降解实验中,bio/g-CN-Nd-1.5表现出最佳去除效果,其光催化反应速率分别是g-CN、bio和bio/g-CN的2.52倍、2.91倍和1.72倍。自由基捕获实验结果表明,TCH降解过程中的主要活性物质是·o和·oH。重复利用性能实验表明,bio/g-CN-Nd-1.5复合材料具有高度的回收再利用性能,且重复利用后对其光催化性能的影响可以忽略不计。

关键词： Bi2O3 g-C3N4 光催化盐酸四环素复合催化剂