铋系光催化材料的制备及其应用研究

铋系光催化剂由于其独特的能带结构及可见光活性而表现出良好的光催化性能,在提高太阳能利用率、解决环境污染及能源短缺问题等多个领域都具有较好的应用潜能.近年来,铋系光催化材料的制备及其光催化性能应用成为研究的热点,对铋系光催化材料的制备及其应用展开研究.     

铋铁配比对铁酸铋合成及其光催化性能的影响

采用溶胶凝胶法通过改变原料中铋铁配比合成了以铁酸铋为主相的催化剂粉体。利用定量X射线法分析了不同铋铁配比对铁酸铋合成过程中物相组成的影响。采用紫外-可见光谱表征了粉体的光吸收特性。研究了催化剂组成、光照时间以及催化剂用量对催化降解甲基橙性能的影响。结果表明:九水硝酸铁与五水硝酸铋热分解速率相差较大是引起铁酸铋粉体合成过程中产生杂相的原因。降低铋铁配比有利于铁酸铋相的形成,其中铋铁配比为0.90∶1的原料合成的复合催化剂粉体紫外光降解甲基橙效率最高。     

FeBiO_3的制备及光催化氧化性能研究

以多胺羧酸(H5dtpa)为配体获得同时含铋和铁双金属配合物的配位分子前驱体,通过低温热分解前驱体制得Fe-Bi-O三元复合纳米氧化物粉末。采用XRD、SEM、Uv-Vis DRS、PL以及VSM等方法对所得复合氧化物进行结构和性质表征。结果表明所制备的复合物粒径在100 nm左右,主相为Fe Bi O3,在室温时表现出弱铁磁性,其弱磁性可能来自Fe Bi O3的尺寸限域效应。该复合物在200~600nm范围对光具有较强的吸收,其直接带隙λeg=2.02 e V。另外,分别以甲基橙和苯酚为降解模型,初步研究了其光催化氧化性能,于20 mg/L的弱酸性甲基橙溶液和苯酚溶液中分别添加0.25 g/L制备的Fe Bi O3粉末,甲基橙溶液光照5 h后脱色率为90%,而苯酚溶液光照4 h脱色率达100%。     

Co3O4/BiVO4复合阳极活化过一硫酸盐强化光电催化降解双酚A

采用静电纺丝法制备了Co_3O_4/BiVO_4复合薄膜电极,并以之为光阳极,在过一硫酸盐(PMS)辅助作用下开展了光电催化降解双酚A研究.结果表明,PMS在可见光下可显著强化Co_3O_4/BiVO_4复合阳极光电催化降解双酚A,在0.25 V外加偏压以及可见光照射下,当加入2 mmol·L-1PMS时,双酚A在2 h内的降解效率为96%.降解动力学常数为0.471 4 min-1.系统研究了PMS初始浓度、外加偏压对双酚A降解性能的影响.结果发现,双酚A在较低的PMS投加量和较低的外加偏压(0.25 V)下即可有效降解.采用电子自旋共振波谱仪鉴定体系的主要活性自由基为SO·-4和·OH.并进一步通过淬灭实验结果证明空穴、SO·-4和·OH起主要氧化作用.光电反应后的体系中未检测到金属离子溶出,可避免二次污染.     

铋-镧复合氧化物的制备与光催化活性

以同时含La(Ⅲ)和B(iⅢ)的双金属配合物BiLa(dtpa)(NO3).3.5H2O为前驱体,通过500℃的热分解制得铋-镧复合氧化物Bi0.775La0.225O1.5,并利用XRD、SEM和UV-Vis漫反射等分析手段研究灼烧时间对样品的结构及光吸收特性的影响。以甲基橙模拟废水的光催化降解为模型,研究不同灼烧时间对铋-镧复合氧化物光催化活性的影响。结果表明,热分解所得铋-镧复合氧化物样品呈疏松多孔结构,对光具有较宽的吸收范围,在紫外光区具有较好的光催化活性,灼烧时间影响样品的粒径和形貌以及光催化效果,在20 mg/L甲基橙溶液中添加灼烧1 h和4 h所得的催化剂样品1 g/L,光照4 h后甲基橙褪色率分别达95%和91%。     

新型环境材料提铯离子筛的研制

合成六种有离子交换性能的焦磷杂多酸盐 ,其中焦磷钼酸锆在 3M硝酸介质中有较高的化学稳定性和铯离子交换容量。经正交实验确定了合成焦磷钼酸锆的最佳工艺条件。以焦磷钼酸锆为基体 ,通过特殊的化学制筛手段 ,制成了对铯离子有高效选择性、抗强酸的提铯离子筛 ,可适用于直接从高放废液中提取铯。     

Bi-PbO2电极电化学氧化去除模拟废水中氨氮的研究

本实验采用钛网作为基体,利用电沉积方法制备了纯PbO2电极和Bi-PbO2电极,通过SEM、XRD、XPS对电极的表面形态进行了表征,利用循环伏安法对Bi-PbO2电极电化学特性进行了研究.同时,以氨氮模拟废水作为研究对象,考察了Bi-PbO2电极的电催化活性,探讨了氨氮电化学氧化降解机理.结果表明,Bi-PbO2电极的形态表征、电催化活性明显高于纯PbO2电极,氨氮的去除效率随电流密度的增加而提高,碱性条件下氨氮的去除效果明显好于酸性条件,适量浓度的Cl-的引入在碱性条件下提高了氨氮的去除效果.当氨氮初始浓度为50 mg·L-1、电流密度为40 mA·cm-2、pH=12、Cl-浓度为600 mg·L-1时,电解120 min后,氨氮100%去除.氨氮的降解机理为:体系中无添加氯离子,酸性条件下氨氮主要是通过间接氧化去除,碱性条件下通过直接电氧化和间接氧化共同完成;体系中添加氯离子,氨氮的去除主要是通过溶液中生成的有效氯间接氧化去除.     

BiFeO3可见光催化降解甲基紫

采用柠檬酸-硝酸盐燃烧法制备了光催化剂BiFeO₃。采用SEM,XRD,FTIR等技术对光催化剂BiFeO₃进行表征。表征结果显示,光催化剂BiFeO₃晶相纯、粒径小、比表面积大,存在Fe#x02014;O的弯曲振动和伸缩振动。实验结果表明：通过鼓气及加入H₂O₂可有效提高BiFeO₃对甲基紫可见光催化降解的效率;在300mL质量分数为1.5#x000d7;10^-5的甲基紫溶液中加入0.9g光催化剂BiFeO₃和0.1mL质量分数为30%的H₂O₂溶液,当反应时间为240min时,甲基紫去除率可达99%。     

铋电极差分脉冲伏安法测定水中痕量2,4-二硝基苯肼

以自制铋电极作为工作电极,建立了铋电极差分脉冲伏安法测定2,4-二硝基苯肼的分析方法。实验结果表明：以0.1 mol/L NaOH+0.1 mol/L KCl混合溶液（pH=13.0）配制测定底液,在扫描速率为100 mV/s的条件下,2,4-二硝基苯肼于-0.53 V处产生灵敏的氧化峰;在2,4-二硝基苯肼浓度为3.0×10-8~1.0×10-5 mol/L范围内,空白和试样的氧化峰电流强度差值与对应2,4-二硝基苯肼浓度的对数呈良好的线性关系,检出限达8.37×10-9 mol/L;将该方法应用于工业废水中痕量2,4-二硝基苯肼的检测,回收率为95.6%~103.1%,相对标准偏差小于3%。     

硫脲分光光度法测定土壤和沉积物中铋（Bi）量

建立了对土壤和沉积物中铋含量进行测定的新方法——硫脲分光光度法,实验结果表明此分析方法操作简便、选择性好、灵敏度高,测试结果令人满意。