Bi 2 O 3 /RGO的制备及其光催化还原CO 2 性能的研究
发布时间：2022-01-19 16:29
利用氨沉淀法制备Bi2O3粉体,采用改进的Hummers法制备GO,将Bi2O3加入一定量的GO分散液中,采用紫外还原法制备Bi2O3/RGO复合光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、BET等技术手段对催化剂进行表征,并考察其在紫外光下催化还原CO2的性能。结果表明,GO在紫外照射过程中被有效地还原为RGO,与晶粒尺寸约为49nm的单斜晶系Bi2O3颗粒在紫外照射下共同搅拌,形成Bi2O3/RGO复合物,其Bi2O3的主要衍射峰发生轻微宽化,石墨烯碎片、絮状物质附着在Bi2O3表面;随着GO含量的增加,Bi2O3表面附着的石墨烯碎片、絮状物质增加,复合催化剂的比表面积增大;在紫外光照射下,Bi2O...
【文章来源】：功能材料. 2016,47(10)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图２ＧＯ与ＲＧＯ的ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ２ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＧＯａｎｄＲＧＯ
说明石墨烯碎片附着在Ｂｉ２Ｏ３颗粒表面。图５Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ的ＥＤＳ能谱图Ｆｉｇ５ＥＤＳｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＢｉ２Ｏ３／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ表１Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ的能谱分析数据Ｔａｂｌｅ１Ｅｎｅｒｇｙｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓ（ＥＤＳ）ａｎａｌｙｓｉｓｄａ－ｔａｏｆＢｉ２Ｏ３／ＲＧＯ能谱元素量比质量比／％原子比／％１Ｃ９．２８３７．８２Ｏ１４．４９４４．３３Ｂｉ７６．２２１７．８５２Ｃ１０．５６３８．９５Ｏ１６．４７４５．５８Ｂｉ７２．９７１５．４６３Ｃ１１．８６４０．３０Ｏ１８．０５４６．０２Ｂｉ７０．０９１３．６８２．４ＢＥＴ分析Ｂｉ２Ｏ３和不同ＧＯ含量的Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ催化剂的比表面积如表２所示。由表２可知，Ｂｉ２Ｏ３的比表面积为５．４４９ｍ２／ｇ，随着ＧＯ含量的增加，复合催化剂的比表面积显著增大，主要是因为石墨烯拥有巨大的比表面积。表２Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ的比表面积Ｔａｂｌｅ２ＢＥＴｏｆＢｉ２Ｏ３／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ样品Ｂｉ２Ｏ３ＢＧ－１ＢＧ－２ＢＧ－３比表面积／ｍ２·ｇ－１５．４４９９．８１３１２．６１８１７．８２３２．５光催化还原ＣＯ２的实验不同ＧＯ含量的Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ光催化还原ＣＯ２的性能实验结果如图６所示。由图６可以看出，Ｂｉ２Ｏ３为催化剂，在紫外光照８ｈ后，ＣＯ２与Ｈ２Ｏ反应生成ＣＨ４的量为０．５１５μｍｏ
Ｈ４的产量明显提高。随着ＧＯ含量的增加，ＣＨ４的产量也随之增加，ＢＧ－２的ＣＨ４产量达到了１．０１２μｍｏｌ／ｇ，继续增加ＧＯ含量，ＣＨ４的产量反而降低了，这说明适量的石墨烯可以增强Ｂｉ２Ｏ３的光催化性能。将反应后的催化剂Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ（ＢＧ－２）回收后进行光催化还原ＣＯ２的重复性实验，结果如图７所示。可以看出，重复使用４次，ＢＧ－２光催化还原ＣＯ２产生ＣＨ４的量并没有减少。图６Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ光催化还原ＣＯ２的性能实验Ｆｉｇ６ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣＯ２ｏｖｅｒＢｉ２Ｏ３／ＲＧＯ图７ＢＧ－２光催化还原ＣＯ２的重复性实验Ｆｉｇ７Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃ－ｔｉｏｎｏｆＣＯ２ｏｖｅｒＢＧ－２ＳＥＭ显示，石墨烯以小碎片的形式附着于Ｂｉ２Ｏ３颗粒表面。当足够能量的光子照射在Ｂｉ２Ｏ３表面时，价带电子被激发跃迁到导带，同时价带上产生空穴，形成电子－空穴对，石墨烯优良的电子传导能力能使产生的电子迅速迁移到Ｂｉ２Ｏ３表面，有效地抑制光生电子－空穴对的复合机率。鉴于石墨烯拥有巨大的比表面积，因此，可以吸附更多的ＣＯ２参与光催化过程。实验结果表明，加入一定量的石墨烯可以提高光催化还原ＣＯ２的ＣＨ４产量，但是过量的石墨烯反而不利，这是因为少量的石墨烯附着在催化剂表面时，有助于光生电子的迁移，也可以吸附更多的反应物质
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯的光化学修饰方法[J]. 周琳,张黎明,廖磊,杨明媚,谢芹,彭海琳,刘志荣,刘忠范. 化学学报. 2014(03)
[2]氧化石墨烯还原方法研究进展[J]. 寇宗魁,何大平,木士春. 炭素技术. 2013(05)
[3]氮掺杂Bi2O3光催化剂的制备及其可见光催化性能[J]. 卢远刚,杨迎春,叶芝祥,刘盛余. 无机材料学报. 2012(06)
[4]The electron structure and photocatalytic activity of Ti（IV） doped Bi2O3[J]. YIN LiFeng1,NIU JunFeng1,SHEN ZhenYao1 & SUN Ying2 1State Key Laboratory of Water Environment Simulation;School of Environment,Beijing Normal University,Beijing 100875,China 2College of Science,China Agricultural University,Beijing 100193,China. Science China（Chemistry）. 2011(01)
[5]我国铋工业发展现状及对策[J]. 任柏峰. 世界有色金属. 1999(11)
本文编号：3597190
【文章来源】：功能材料. 2016,47(10)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图２ＧＯ与ＲＧＯ的ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ２ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＧＯａｎｄＲＧＯ
说明石墨烯碎片附着在Ｂｉ２Ｏ３颗粒表面。图５Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ的ＥＤＳ能谱图Ｆｉｇ５ＥＤＳｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＢｉ２Ｏ３／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ表１Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ的能谱分析数据Ｔａｂｌｅ１Ｅｎｅｒｇｙｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓ（ＥＤＳ）ａｎａｌｙｓｉｓｄａ－ｔａｏｆＢｉ２Ｏ３／ＲＧＯ能谱元素量比质量比／％原子比／％１Ｃ９．２８３７．８２Ｏ１４．４９４４．３３Ｂｉ７６．２２１７．８５２Ｃ１０．５６３８．９５Ｏ１６．４７４５．５８Ｂｉ７２．９７１５．４６３Ｃ１１．８６４０．３０Ｏ１８．０５４６．０２Ｂｉ７０．０９１３．６８２．４ＢＥＴ分析Ｂｉ２Ｏ３和不同ＧＯ含量的Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ催化剂的比表面积如表２所示。由表２可知，Ｂｉ２Ｏ３的比表面积为５．４４９ｍ２／ｇ，随着ＧＯ含量的增加，复合催化剂的比表面积显著增大，主要是因为石墨烯拥有巨大的比表面积。表２Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ的比表面积Ｔａｂｌｅ２ＢＥＴｏｆＢｉ２Ｏ３／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ样品Ｂｉ２Ｏ３ＢＧ－１ＢＧ－２ＢＧ－３比表面积／ｍ２·ｇ－１５．４４９９．８１３１２．６１８１７．８２３２．５光催化还原ＣＯ２的实验不同ＧＯ含量的Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ光催化还原ＣＯ２的性能实验结果如图６所示。由图６可以看出，Ｂｉ２Ｏ３为催化剂，在紫外光照８ｈ后，ＣＯ２与Ｈ２Ｏ反应生成ＣＨ４的量为０．５１５μｍｏ
Ｈ４的产量明显提高。随着ＧＯ含量的增加，ＣＨ４的产量也随之增加，ＢＧ－２的ＣＨ４产量达到了１．０１２μｍｏｌ／ｇ，继续增加ＧＯ含量，ＣＨ４的产量反而降低了，这说明适量的石墨烯可以增强Ｂｉ２Ｏ３的光催化性能。将反应后的催化剂Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ（ＢＧ－２）回收后进行光催化还原ＣＯ２的重复性实验，结果如图７所示。可以看出，重复使用４次，ＢＧ－２光催化还原ＣＯ２产生ＣＨ４的量并没有减少。图６Ｂｉ２Ｏ３／ＲＧＯ光催化还原ＣＯ２的性能实验Ｆｉｇ６ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣＯ２ｏｖｅｒＢｉ２Ｏ３／ＲＧＯ图７ＢＧ－２光催化还原ＣＯ２的重复性实验Ｆｉｇ７Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃ－ｔｉｏｎｏｆＣＯ２ｏｖｅｒＢＧ－２ＳＥＭ显示，石墨烯以小碎片的形式附着于Ｂｉ２Ｏ３颗粒表面。当足够能量的光子照射在Ｂｉ２Ｏ３表面时，价带电子被激发跃迁到导带，同时价带上产生空穴，形成电子－空穴对，石墨烯优良的电子传导能力能使产生的电子迅速迁移到Ｂｉ２Ｏ３表面，有效地抑制光生电子－空穴对的复合机率。鉴于石墨烯拥有巨大的比表面积，因此，可以吸附更多的ＣＯ２参与光催化过程。实验结果表明，加入一定量的石墨烯可以提高光催化还原ＣＯ２的ＣＨ４产量，但是过量的石墨烯反而不利，这是因为少量的石墨烯附着在催化剂表面时，有助于光生电子的迁移，也可以吸附更多的反应物质
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯的光化学修饰方法[J]. 周琳,张黎明,廖磊,杨明媚,谢芹,彭海琳,刘志荣,刘忠范. 化学学报. 2014(03)
[2]氧化石墨烯还原方法研究进展[J]. 寇宗魁,何大平,木士春. 炭素技术. 2013(05)
[3]氮掺杂Bi2O3光催化剂的制备及其可见光催化性能[J]. 卢远刚,杨迎春,叶芝祥,刘盛余. 无机材料学报. 2012(06)
[4]The electron structure and photocatalytic activity of Ti（IV） doped Bi2O3[J]. YIN LiFeng1,NIU JunFeng1,SHEN ZhenYao1 & SUN Ying2 1State Key Laboratory of Water Environment Simulation;School of Environment,Beijing Normal University,Beijing 100875,China 2College of Science,China Agricultural University,Beijing 100193,China. Science China（Chemistry）. 2011(01)
[5]我国铋工业发展现状及对策[J]. 任柏峰. 世界有色金属. 1999(11)
本文编号：3597190
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