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Sm3+掺杂棒状BiPO4微晶的制备及其光催化活性增强机理

王丹军 , 何小梅 , 朱燕 , 岳林林 , 申会东 , 郭莉 , 付峰

人工晶体学报

以Sm(NO3)3、NH4H2PO4和Bi(NO3)3为原料,采用水热法合成了Sm3+掺杂棒状BiPO4光催化剂.采用XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱、BET比表面积测试等手段对其组成、晶型、粒径、形貌及比表面积等进行了表征,并以金卤灯模拟可见光,以甲基橙和邻硝基苯酚为模型污染物,对其光催化性能进行了评价和分析.XRD和SEM分析表明,Sm3+掺杂进入BiPO4的晶格,导致其晶胞参数发生变化,但对其物相结构和形貌的影响不明显;UV-Vis吸收光谱测试表明,Sm3+掺杂使BiPO4在紫外光区的吸收减弱,可见光区略有增强.光催化实验表明,Sm3+掺杂后BiPO4的光催化活性与掺杂量密切相关,当Sm3掺杂量为0.75at%时光催化活性提高较显著.根据实验结果和文献报道,论文对Sm3+掺杂后BiPO4活性提高机理进行了探讨,认为Sm3+掺杂后BiPO4光生电子-空穴分离效率提高是影响其活性的主要因素.

关键词: BiPO4 , Sm3+掺杂 , 活性增强机理

氮、硫共掺TiO2光催化剂的响应曲面法优化

乔海军 , 岳林林 , 郭莉 , 王丹军

材料导报

利用响应曲面法(RSM)对溶胶-凝胶法合成N、S共掺TiO2光催化剂(N/S-TiO2)的合成工艺进行了优化,借助XRD、XPS、TEM、UV-Vis-DRS等测试手段对样品进行表征,并以甲基橙为模型污染物考察了样品的可见光催化活性.根据实验结果建立了N、S共掺TiO2降解甲基橙溶液的二次多项式数学模型,并确定N、S共掺TiO2光催化剂的最佳合成工艺为:热处理温度550℃,N和S掺杂量分别为1.0%和0.3%(原子分数),在该条件下所得N/S-TiO2具有较好的可见光催化活性,且对甲基橙溶液的实际降解率与模型预测基本一致,相对误差为4.69%.

关键词: 响应曲面法 , N、S共掺TiO2 , 可见光响应催化活性

Gd3+、Dy3+掺杂Bi2WO6的合成及光催化脱硫活性的研究

甄延忠 , 岳林林 , 王丹军 , 郭莉 , 付峰

稀土

对Bi2WO6半导体材料进行了改性,利用水热法合成了Gd3+和Dy3+掺杂Bi2WO6光催化剂,并且采用XRD、UV-Vis、FE-SEM等测试手段进行表征,同时以噻吩的正辛烷溶液为模拟汽油研究了稀土掺杂对Bi2WO6的光催化脱硫活性的影响.UV-Vis吸收光谱表明,Gd3+和Dy3+掺杂使Bi2WO6催化剂的吸收向可见光区移动,导致其带隙变窄.光催化脱硫实验表明,Gd3+和Dy3+掺杂Bi2WO6的脱硫活性较纯的Bi2WO6有较大的提高,其中Gd3+掺杂Bi2 WO6的脱硫率高达94.5%.

关键词: 水热合成 , 掺杂 , 光催化 , 脱硫

棒状BiPO4微晶的合成及其对模拟燃油催化氧化脱硫活性

王丹军 , 岳林林 , 张洁 , 何小梅 , 郭莉 , 付峰

人工晶体学报

以五水合硝酸铋和系列磷酸盐为起始原料,采用简单水热法制备棒状BiPO4粉体.采用XRD、SEM、EDS和UV-Vis吸收光谱等手段对其组成、纯度、形貌和光吸收特性进行表征;以金卤灯为实验光源,次甲基蓝为模型污染物,考察系列BiPO4光催化剂的的光催化活性;在此基础上,以二苯并噻吩为模拟含硫污染物探讨了所得BiPO4对模拟FCC汽油的光催化氧化脱硫(Photo-Cat-ODS)活性.SEM测试表明,所得BiPO4粉体均为棒状结构,且起始磷酸盐对产物的尺寸有一定的影响.光催化活性研究结果表明,在模拟太阳光照射下,所合成的系列BiPO4粉体对阳离子染料次甲基蓝有非常高的光催化降解活性,而且催化剂的形貌和尺寸对催化剂光催化活性的影响显著,当以磷酸二氢铵为原料时,所得样品NH2-BiPO4的活性最高.模拟FCC汽油光催化脱硫实验结果表明,空气为氧化剂条件下,NH2-BiPO4微晶对模拟FCC汽油具有较高的脱硫活性,模拟太阳光连续照射2h,模拟汽油脱硫率高达90.5%.

关键词: 水热法 , BiPO4微晶 , 光催化氧化脱硫

多孔结构Bi2WO6光催化剂的制备及其模拟燃油催化氧化脱硫活性

王丹军 , 岳林林 , 郭莉 , 付峰 , 薛岗林

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2013.13043

采用水热法合成了多孔结构Bi2WO6光催化剂,借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis-DRS)、N2吸附/脱附等测试手段对样品的物相组成、形貌、比表面-孔径分布和光吸收特性等进行了表征.考察了水热温度、水热反应时间对Bi2WO6的形貌、比表面-孔径分布和光吸收特性影响,并探讨了Bi2WO6光催化剂对模拟燃油的脱硫活性.结果表明,在强酸性条件下水热温度和水热时间对Bi2WO6的形貌、比表面积和催化活性影响显著,190℃水热反应2h所得Bi2WO6为新颖的鸟巢状微晶,且鸟巢状Bi2WO6由片层状二级结构组装而成.XRD和EDS表明,鸟巢状结构的Bi2WO6为正交晶系,纯度较高.N2吸附-脱附测试结果表明,鸟巢状Bi2WO6具有多孔结构,孔主要分布在10 nm,比表面积大约为17.49 m2/g.催化活性测试结果表明,三维介孔结构Bi2WO6具有较好的模拟燃油脱硫效果,在空气流量为100 mL/min,催化剂加入量为1.2 g/L,可见光照射180 min,模拟汽油脱硫率高达91.2%,且催化剂的稳定性能较好.

关键词: 水热法 , 三维多孔Bi2WO6 , 光催化氧化 , 模拟燃油脱硫

Eu3+掺杂γ-Bi2MoO6的合成及其光催化活性研究

王丹军 , 申会东 , 岳林林 , 何小梅 , 付峰

稀土 doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201603003

以钼酸铵、硝酸铋和硝酸铕为原料,采用简单水热技术成功获得了Eu3+掺杂的片状钼酸铋(γ-Bi2 MoO6)光催化剂,借助X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等测试手段对样品的物相组成、形貌和光吸收等进行了表征,并以刚果红和2,4-二硝基苯酚为模型污染物,考察了Eu3+掺杂对Bi2 MoO6光催化性能的影响.结果表明,利用这种简单的水热合成方法获得层状结构的Bi2MoO6,Eu3掺杂对Bi2MoO6光催化活性的影响与其掺杂量有关,当Eu3掺杂量为0.75%(原子分数)时,催化剂活性最好.金卤灯光照70 min,0.75%(原子分数)Eu3 +/Bi2 MoO6对2,4-二硝基苯酚降解率为54.2%,而相同条件下的纯Bi2 MoO6对2,4-二硝基苯酚降解率仅为8.1%.根据活性数据,文中Eu3+掺杂Bi2 MoO6的活性增强机理进行了讨论,认为Eu3掺杂影响了Bi2MoO6的吸附性能、光吸收特性及光生载流子的分离效率,进而对Bi2MoO6的光催化活性产生显著影响.

关键词: γ-Bi2MoO6 , Eu3+掺杂 , 光催化活性

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