摘要：四溴双酚A(TBBPA)是一种重要的塑料添加剂和阻燃剂,广泛用于树脂、塑料、胶黏剂以及涂料中.它不仅是持久性的机污染物,还是一种内分泌干扰物,具有免疫毒性、神经毒性和细胞毒性.NO_(x),特别是NO,是主要的大气污染物之一,是形成PM2.5的重要前体,也容易引起酸雨,引发光化学烟雾、臭氧损耗、温室效应等,严重危害生态环境和人类健康.光催化技术以太阳能为驱动力,被认为是高效去除各种环境污染物的有效策略之一.但目前报道的光催化剂,大多仅适用于特定条件下单一污染物的高活性去除,严重限制了其发展,难以满足日益复杂的多功能环境净化需求.因此,设计廉价、高效、稳定的广谱光催化剂对拓展光催化的应用具有重要意义.廉价的铋基半导体光催化剂具有良好的可见光吸收能力,被认为是有前景的高效可见光催化剂之一.其中,Bi_(2)O_(3)作为组成最简单的铋基光催化剂,因其无毒、可见光催化活性好、稳定性好而备受关注.同时,其价带是由O 2p以及Bi 6s轨道杂化而成,有利于光生载流子在体相中的迁移,增强导电性.但Bi_(2)O_(3)在实际应用中仍面临着氧化还原活性不足和光生载流子分离效率低等问题,限制了其应用.因此,对Bi_(2)O_(3)进行修饰和调控,以增强其光催化活性,拓展其应用范围,成为推动Bi_(2)O_(3)光催化剂实用化的关键和挑战.本文通过简单的静电纺丝/煅烧/原位NaBH_(4)还原方法,制备了一系列多阴离子[PW_(12)O_(40)]^(3–)(PW_(12))掺杂的Bi_(2)O_(3–x)/Bi光催化剂PW_(12)@Bi_(2)O_(3–x)/Bi-n(PBOB-n,其中n为NaBH_(4)的用量,n=6,12,18,24和48 mg).在该复合光催化剂中,PW_(12)的掺杂可以有效地调节Bi_(2)O_(3–x)的电子结构,并改善其氧化还原性能.同时,PW_(12)作为电子浅阱,还可以促进光生载流子的分离.此外,金属Bi纳米粒子与PW_(12)@Bi_(2)O_(3–x)之间良好的肖特基结进一步加速了光生载流子的分离.这些因素的协同作用使PBOB-n表现出良好的光催化活性,其中,PBOB-18光催化活性最好,在可见光照射下催化TBBPA降解率达93.7%,较Bi_(2)O_(3)活性高4.4倍.此外,PBOB-18表现出较高的光催化去除NO活性,在30 min内去除率达到83.3%,是目前活性较高的Bi基光催化剂之一.本文还结合实验结果提出了PBOB-18高效光催化去除TBBPA和NO的可能机理.综上,本文为低成本、高效、稳定和多功能光催化剂的设计提供了一定参考。

摘要：采用一种原位合成工艺制备了具有类石榴结构的金属铋(Bi)单质修饰的g-C_3N_4复合材料(Bi-CN),并用于可见光氧化NO反应中.金属Bi单质镶嵌在CN层间形成的复合物,由于金属Bi单质显著的表面等离子体共振(SPR)作用可将光吸收范围由紫外光延展至近红外,极大地提高了复合物的光吸收.此外,由于Bi单质存在于复合物界面可产生内建莫特-肖特基效应,从而加快光生载流子的分离与转移.由此,Bi-CN复合物光催化剂展现出超强的光催化去除NO性能.我们提出了类石榴结构的形成以及相应的Bi-CN复合物光催化活性的提高机理.这不仅为高效的金属铋单质改性的g-C_3N_4基光催化剂提供了一种新的设计方案,也对g-C_3N_4基光催化的机制理解提出了新的见解.通过X射线衍射、红外光谱和X射线光电子能谱结果发现Bi是以金属单质的形式存在于Bi-CN复合物中,这得益于我们采用了二水合铋酸钠(NaBiO_3·2H_2O)作为铋前驱体,从而成功避免了氧化态铋的形成.Bi-CN复合物中金属铋单质的存在有诸多优点.首先,金属铋单质具有显著的表面SPR效应,它的引入可大大提高复合物的光吸收能力和太阳光利用率.有研究表明,直径为150-200 nm的铋球能够在紫外-可见漫反射图谱(UV-vis)在λ=500 nm处呈现出典型的SPR峰,但本样品在λ=200-800 nm区间内并未发现该SPR峰.由于铋单质的共振受限于其尺寸大小、颗粒形状和构造环境.本文中球形铋单质的直径约为1μm,其可能发生共振效应的峰位置应超过800 nm,因此未发现相应的SPR峰.其次,金属铋单质分散在CN层表面上构建的肖特基垫垒能够高效地阻止光生电子与空穴的复合,促进了光生载流子的分离与转移,从而提高光氧化NO进程.再者,金属铋单质的介入成功构造了Bi-CN异质结,在可见光照射下NO氧化反应中,Bi-CN复合物活性显著高于CN(22.2%)、CN-EG(36.4%)和Bi(14.1%),其中以10%Bi-CN活性最佳,NO去除率到70.4%,远远超过K插层的g-C_3N_4、Ag掺杂的g-C_3N_4和氧化石墨烯修饰的g-C_3N_4.当复合物中金属铋单质含量超过10%时,其活性明显下降.这是因为大量的金属铋单质积聚在Bi-CN复合物表面上而造成物理堵塞,妨碍了CN吸收可见光,从而降低了其可见光吸收能力;同时导致只会吸收更多的紫外光(λ<280 nm)而不是可见光,因而其可见光催化氧化NO能力下降.

摘要：以市售P25(TiO_2)和g-C_3N_4为原料,以多孔氧化铝泡沫陶瓷为载体,进行了负载型光催化组件的设计与环境应用.运用浸渍提拉-热处理法制备负载P25/g-C_3N_4的泡沫陶瓷组件,对其微结构进行了表征测试,并将其应用于空气中NO的去除.结果表明,P25/g-C_3N_4在氧化铝泡沫陶瓷表面负载牢固,P25/g-C_3N_4禁带结构匹配有利于光生电荷的分离.研究了P25/g-C_3N_4比例对光催化性能的影响,当g-C_3N_4占P25的量为30%时,负载组件的光催化性能最佳,对NO的去除率达到79.6%.在5次循环反应后,负载型光催化剂表现出良好的稳定性.本研究为P25/g-C_3N_4复合光催化剂的空气净化应用提供了思路和技术基础.