铁酸铋光催化材料研究进展

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《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》范文

《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》范文

《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》篇一一、引言铁酸铋(BiFeO3)作为一种重要的多功能材料,具有优异的光催化性能和磁学性能,因此受到了广泛的关注。

随着科研技术的进步,越来越多的方法被用来合成铁酸铋,每种方法都会对其性能产生影响。

本文将重点研究三种合成铁酸铋的方法,并对其光催化和磁学性能进行深入探讨。

二、合成方法1. 溶胶凝胶法:该方法是通过将原料在液相中混合、反应,再经过热处理形成凝胶,最后经过烧结得到目标产物。

溶胶凝胶法可以制备出颗粒细小、分布均匀的铁酸铋。

2. 共沉淀法:该方法是通过将含有铁、铋等元素的溶液混合,加入沉淀剂,使溶液中的离子沉淀形成前驱体,再经过烧结得到目标产物。

共沉淀法可以有效地控制产物的形貌和粒度。

3. 水热法:该方法是在高温高压的水溶液中,通过控制反应条件,使反应物在溶液中直接结晶形成目标产物。

水热法可以制备出具有特定形貌和尺寸的铁酸铋。

三、光催化性能研究1. 实验过程:分别采用上述三种方法合成铁酸铋,并对其进行光催化性能测试。

测试条件为:以可见光为光源,以某种有机物为降解目标,观察铁酸铋的降解效率。

2. 结果分析:通过对比实验结果,我们发现溶胶凝胶法和水热法制备的铁酸铋具有较好的光催化性能,而共沉淀法制备的铁酸铋光催化性能相对较差。

这可能是由于不同合成方法制备出的铁酸铋晶体结构、粒度和形貌差异所导致的。

四、磁学性能研究1. 实验过程:同样采用上述三种方法合成铁酸铋,并对其进行磁学性能测试。

测试内容包括磁化强度、矫顽力等参数。

2. 结果分析:实验结果表明,三种方法制备的铁酸铋均具有较好的磁学性能。

其中,溶胶凝胶法制备的铁酸铋具有较高的磁化强度和较低的矫顽力,而共沉淀法和水热法制备的铁酸铋磁学性能稍逊于溶胶凝胶法。

这可能与制备过程中产生的晶体结构差异有关。

五、结论通过对三种合成方法制备的铁酸铋的光催化和磁学性能进行对比研究,我们发现不同合成方法对铁酸铋的性能产生显著影响。

铋基材料的发展综述汇总

铋基材料的发展综述汇总

环境友好型铋基材料的制备及其性能研究1概述能源危机和环境问题的日益加重已成为影响全人类可持续发展的重要问题。

近年来,可再生与不可再生资源日益枯竭,使得人们不得不高度重视排放物、废弃物的妥善处理和循环再生,减少不可再生资源的消耗和环境的污染,同时寻求绿色环保、可持续发展的新能源就逐渐受到世界各国的广泛关注。

光催化实际上是光催化剂在某些波长光子能量的驱动下,体内的空穴电子对分离,后又引发了一系列氧化还原反应的过程。

光催化氧化技术由于其具有环境友好,能有效去除环境中尤其是废水中的污染物,且能耗少,无二次污染等优点已被慢慢重视起来。

自1972年Fujishima等⑴在《Nature》报道了TiO2在紫外光照射下可以催化水的分解后,半导体光催化剂一直是广大学者们研究的热点。

光催化被认为是解决能源问题的关键有效方法之一,近年来受到广大研究者的不断探究。

为了充分利用太阳光,人们对光催化材料进行了众多研究:一方面是对TiO2半导体进行改性,另一方面是寻求新型的非TiO2半导体光催化材料。

含铋光催化材料属于非TiO2半导体光催化材料中的一种,电子结构独特,价带由Bi-6s和O-2p轨道杂化而成。

这种独特的结构使其在可见光范围内有较陡峭的吸收边,阴阳离子间的反键作用更有利于空穴的形成与流动,使得光催化反应更容易进行。

本文将对近年来含铋光催化剂的研究进展进行综述。

1景凡:环境友好型铋基材料的制备及其性能研究2 铋类光催化剂的制备2.1铋氧化物光催化剂铋氧化物是很重要的功能材料,在光电转化、医药制药材料等方面有着很广泛的运用。

其中,纯相还具有折射率高、能量带隙低和电导率高的特点。

Bi2°3有单斜、四方、体立方和面立方四种结构,只有单斜结构室温下可稳定存在,其他结构在室温下均会转变成单斜结构。

化学沉积法、声化学方法、溶胶-凝胶法、微波加热法等都是制备纳米Bi2O3的方法。

产品的形态也可根据方法不同而不同,如颗粒状、薄膜状、纤维状等。

铁酸铋的制备及其在光催化领域的研究进展

铁酸铋的制备及其在光催化领域的研究进展
62769310,E-mail:lupeng0532@qq.com
第 6期
卢鹏等:铁酸铋的制备及其在光催化领域的研究进展
1271
共沉淀法等。 1.1 水热法制备铁酸铋
800℃烧结得到 BiFeO3陶瓷。 1.3 溶胶凝胶法制备铁酸铋
水热法是指制备原料在水溶液反应体系Байду номын сангаас,在特
溶胶凝胶法是将物质首先在低温溶液中反应,
光催化技术因其具有反应速度快、处理对象无 差别、对污染物降解完全等优点,使该技术成为在污 染 物 处 理、空 气 净 化 等 领 域 被 广 泛 应 用 的 新 技术 。 [12]
目前,TiO2 因具有氧 化 能 力 强、催 化 活 性 高、性 质稳定、价廉无毒等特点,被广泛应用于废水处理、 空气净化、杀菌自洁等方面。但是,由于 TiO2 的禁 带宽度为 3.2eV,对可见光的利用效率低,且目前 多为粉末状形态,极难回收。这些劣势极大地限制 了 TiO2光催化材料在现实工程中的应用。因此,开 发新型且便于回收的光催化材料,已成为目前研究 的热点[35]。
定的密闭反应容器内通过对该体系温度的控制,使反 生成小于 100nm的前驱体,而后转化成两相或多项
应物在反应釜中产生一个高温、高压的环境,并在此 的凝 胶,最 后 通 过 煅 烧 的 方 法 形 成 最 后 的 产 品。
3.EcologicalEnvironmentMonitoringStationofNan’anDistrict,Chongqing400067,China; 4.CollegeofFoodandBioengineering,XihuaUniversity,Chengdu610039,China)
Abstract:ThepreparationmethodscouldinfluencethemorphologiesofBiFeO3crystalsinordertoaffect thepropertiesoftheproducts.Therehavebeenlotsofpreparationmethods,suchassolidphasereaction, coprecipitation,hydrothermalmethodandsolgelmethod,etc.Theaim ofthispaperistocomparethe preparationmethodsofBiFeO3,andreviewtheapplicationofphotocatalysisinwastewatertreatment.The BiFeO3,whichhasphotocatalyticandferromagneticproperties,willhavebroadapplicationinthefieldof photocatalytic. Keywords:BiFeO3;preparation;photocatalysis;researchprogress

磁性铁酸铋复合材料的制备及其可见光催化性能研究

磁性铁酸铋复合材料的制备及其可见光催化性能研究
1.5.1
Ti02改性光催化剂……………………………………………………………4
光谱(Raman)、X射线光电子能谱(xPs)及磁性测试(VSM)等手段进行表征分析。XRD 表征结果表明,高碱度条件下Bi25Fe040晶体的出现是由于石墨烯的加入,同等水热条 件下不掺杂石墨烯时制备出的则是BiFe03。该催化剂制备过程一步完成氧化石墨的还 原及铁酸铋与石墨烯的复合,Raman和XPS表征结果可证明这一现象。Bi25Fe040.石墨

mixing
and
heating method.And then characterized by diffuse reflection
XRD,SEM,BET
surface area
analysis,ultraviolet-visible hysteresis loop
spectroscopy(UV-Vis DRS)and magnetic
烯复合材料中Bi25Fe040相对单纯BiFe03粒子尺寸减小,比表面积增大,磁性增强。 Bi25Fe040.石墨烯光催化降解甲基紫(Methyl Violet,简称MV)的实验结果表明, Bi25Fe040.石墨烯复合材料的光催化活性相对于单纯铁酸铋(BiFe03,Bi25Fe040)有了较大
的提高。EIS及光生电流响应测试分析结果表明,光催化活性提高一是由于石墨烯的复
Methyl
Violet(MV)degradation
demonstrated
that
the
Bi25Fe040一graphene photocatalyst show prominently photocatalytic activity under visible light irradiation

铁酸铋基异质结光催化剂降解有机污染物的研究进展

铁酸铋基异质结光催化剂降解有机污染物的研究进展

铁酸铋基异质结光催化剂降解有机污染物的研究进展
杨雪;黄瑞;饶泽平;王振华;蔡苇
【期刊名称】《化工新型材料》
【年(卷),期】2024(52)2
【摘要】铁酸铋(BiFeO_(3))作为一种典型的窄带隙铁电半导体,其自身的退极化场可以抑制光生电子空穴对的复合,已被广泛应用于光催化领域。

通过构建异质结,借
助界面电场对电子-空穴对进行有效分离是一种提升光催化剂降解性能的重要策略。

综述了BiFeO_(3)基Ⅱ型异质结、Z型异质结、肖特基结和S型异质结光催化剂的构建原理,重点介绍了在BiFeO_(3)基异质结光催化剂在降解有机污染物方面的应
用及其光催化反应机制,最后对BiFeO_(3)基异质结光催化剂研究的不足和未来的
发展方向进行了展望。

【总页数】7页(P70-76)
【作者】杨雪;黄瑞;饶泽平;王振华;蔡苇
【作者单位】重庆科技学院化学化工学院;重庆科技学院冶金与材料工程学院;纳微
复合材料与器件重庆市重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O643;O644
【相关文献】
1.钨酸铋基复合光催化剂的制备及其降解有机污染物苯酚性能
2.二硫化钼基异质结催化剂可见光降解有机污染物的研究进展
3.铋基双金属光催化剂合成及降解有机
污染物研究进展4.钨酸铋基光催化剂的制备及其降解水中有机污染物的研究进展5.TiO_(2)基异质结光催化剂应用于有机污染物降解的研究进展
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铁酸铋的水热合成及其光催化性能

铁酸铋的水热合成及其光催化性能

铁酸铋的水热合成及其光催化性能王岩玲;王俊恩【摘要】Columnar crystal Bi_2Fe_4O_9 was synthesized by hydrothermal method from Fe(NO_3)_3·9H_2O and Bi(NO_3)_3·5H_2O using NaOH as the mineralizer. The structure and photocatalytic performance were characterized by XRD, SEM and UV-Vis. The results showed that the diameter of Bi_2Fe_4O_9 was about 500 nm, the length was 2 μm~3 μm and it had uniform dispersion. The Bi_2Fe_4O_9 exhibited a relatively strong absorption at visible region and showed degraded methyl orange under visible irradiation.%以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Bi(NO_3)_3·5H_2O为原料,NaOH为矿化剂,用水热法合成了柱状晶体Bi_2Fe_4O_9,其结构和催化性能经XRD,SEM和UV-Vis表征.结果表明,Bi_2Fe_4O_9截面边长约500 nm,长约2μm~3μm,分散均匀.Bi_2Fe_4O_9在可见光区域有较强吸收,对甲基橙降解效果较好.【期刊名称】《合成化学》【年(卷),期】2009(017)006【总页数】3页(P741-743)【关键词】Bi_2Fe_4O_9;合成;甲基橙;光催化性能【作者】王岩玲;王俊恩【作者单位】淮北煤炭师范学院,化学与材料科学学院,安徽,淮北,235000;淮北煤炭师范学院,化学与材料科学学院,安徽,淮北,235000【正文语种】中文【中图分类】O614.53;O644.19铁酸铋(Bi2Fe4O9)是一种重要的功能材料,对乙醇和丙酮蒸气有很高的灵敏性,被广泛应于制造半导体气敏传感器的材料[1]。

《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》范文

《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》范文

《三种方法合成铁酸铋的光催化和磁学性能的研究》篇一一、引言铁酸铋(BiFeO3)作为一种重要的多功能材料,具有光催化性能和磁学性能,在环境治理、能源转换和材料科学等领域具有广泛的应用前景。

随着合成技术的发展,人们开始关注采用不同的方法合成铁酸铋,研究其结构和性能的变化规律。

本文采用三种方法合成铁酸铋,通过对比研究,探究不同方法对其光催化和磁学性能的影响。

二、方法与实验(一)固相反应法采用传统的固相反应法,以Bi2O3和Fe2O3为原料,通过高温煅烧制备铁酸铋。

在高温下,原料之间发生固相反应,生成铁酸铋。

(二)溶胶凝胶法采用溶胶凝胶法,以硝酸铋和硝酸铁为原料,在一定的温度和pH值条件下进行溶胶凝胶反应,然后进行煅烧处理得到铁酸铋。

(三)共沉淀法采用共沉淀法,将含有Bi3+和Fe3+的溶液进行共沉淀处理,然后进行煅烧处理得到铁酸铋。

该方法可以在较低的温度下合成出具有良好性能的铁酸铋。

三、结果与讨论(一)光催化性能研究1. 不同方法合成的铁酸铋的光催化性能表现出明显的差异。

其中,共沉淀法合成的铁酸铋具有较高的光催化活性,其次是溶胶凝胶法,最后是固相反应法。

这可能与不同方法合成的铁酸铋的晶体结构、晶粒大小以及表面性质等因素有关。

2. 在光照条件下,铁酸铋的光生电子和空穴对具有较强的氧化还原能力,能够有效地降解有机污染物。

其中,共沉淀法合成的铁酸铋具有更高的光生电子和空穴对的分离效率,从而表现出更高的光催化活性。

(二)磁学性能研究1. 不同方法合成的铁酸铋的磁学性能也表现出差异。

共沉淀法合成的铁酸铋具有较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力,表现出较好的磁学性能。

这可能与共沉淀法合成的铁酸铋具有较小的晶粒尺寸和较高的结晶度有关。

2. 铁酸铋的磁学性能与其晶体结构密切相关。

在一定的温度下,铁酸铋会发生相变,从而影响其磁学性能。

因此,在研究铁酸铋的磁学性能时,需要考虑其晶体结构的变化规律。

四、结论本文采用三种方法合成铁酸铋,通过对比研究,发现不同方法合成的铁酸铋在光催化和磁学性能方面表现出明显的差异。

《铋系光催化剂的制备及其在可见光下催化有机合成反应的性能研究》范文

《铋系光催化剂的制备及其在可见光下催化有机合成反应的性能研究》范文

《铋系光催化剂的制备及其在可见光下催化有机合成反应的性能研究》篇一摘要:本论文致力于铋系光催化剂的制备技术以及其用于可见光下催化有机合成反应的性能研究。

通过科学实验,我们成功制备了铋系光催化剂,并对其结构、性能进行了系统性的表征和评估。

同时,我们探讨了其在可见光下催化有机合成反应的机理,并验证了其高效、稳定的催化性能。

一、引言随着环境问题的日益严重,光催化技术因其绿色、环保的特性受到了广泛关注。

铋系光催化剂作为一种新型的光催化剂,具有可见光响应、稳定性好、催化活性高等优点,在有机合成领域具有广阔的应用前景。

因此,研究铋系光催化剂的制备及其在可见光下催化有机合成反应的性能具有重要意义。

二、铋系光催化剂的制备1. 实验材料与方法本实验选用了合适的铋系化合物作为前驱体,采用溶剂热法、沉淀法等制备方法,成功制备了铋系光催化剂。

在制备过程中,我们通过控制反应温度、时间、pH值等参数,优化了催化剂的制备工艺。

2. 催化剂的表征通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段,我们对制备的铋系光催化剂进行了结构、形貌、晶格等表征。

结果表明,我们所制备的铋系光催化剂具有较高的结晶度和良好的分散性。

三、可见光下催化有机合成反应的性能研究1. 实验方法与步骤我们将制备的铋系光催化剂应用于可见光下催化有机合成反应,通过控制反应温度、光照时间、催化剂用量等参数,探究了其在不同反应体系中的催化性能。

2. 实验结果与分析实验结果表明,铋系光催化剂在可见光下具有较高的催化活性,能够有效促进有机合成反应的进行。

我们通过对反应产物的定量分析,发现铋系光催化剂在反应过程中表现出良好的稳定性和可重复使用性。

此外,我们还研究了铋系光催化剂在不同类型有机合成反应中的应用,如醇的氧化、醛的还原等。

四、催化机理探讨与性能优化1. 催化机理探讨我们通过分析铋系光催化剂的光吸收性质、能级结构以及表面化学性质等因素,探讨了其在可见光下催化有机合成反应的机理。

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铁酸铋光催化材料研究进展
铁酸铋是唯一一种在室温下存在的单相多铁材料,因其具有较高的铁电居里温度、较大的剩余极化强度、较小的禁带宽度和多铁特性,受到国内外的广泛关注。

本文综述了铁酸铋制备方法及掺杂元素对铁酸铋性能的影响,提出了亟需解决的问题。

标签:铁酸铋;制备方法;掺杂;性能
1 引言
BiFeO3材料是现如今已发现的为数不多一种在室温以上表现出多铁性能(铁电性及反铁磁性)的材料,其在信息存储、光电感应、传感器和自旋电子学等领域有着极其重要的应用。

由于具有较高的理论剩余极化强度,展现出了其具有的潜在的铁电性能,有可能替代现在实际应用的铁电材料中部分含铅材料,如替代错钛酸铅,成为无铅铁电体的重要候选材料之一。

又由于具有弱反铁磁性能,能够与铁电性一起发生磁电耦合效应,进一步拓展了其潜在应用价值。

因此吸引着众多的科学家来研究如何合成BiFeO3材料及研究其多铁性能内在机制。

近年来,科学工作者已尝试通过各种途径改善材料的多铁性能,在改善其性能方面确实起到了良好的效果。

概括起来主要通过以下几种途径:
第一途径,通过寻找合适的制备方法,降低制备过程中的烧结温度,改善制备工艺,通过这种途径在合成具有多铁性能的铁酸铋取得了良好效果;第二条途径,通过缩小BiFeO3材料颗粒尺寸,实现材料纳米化,来达到增强其多铁性能的目的,其主要是通过采用先进的制备工艺及方法,并改善工艺步骤来达到目的;第三条途径,通过摻杂改性,调节材料的多铁性能;第四条途径,制备BiFeO3薄膜材料;第五条途径,通过与其他铁电铁磁材料进行复合,形成固溶体或复合材料。

这种方法通过引入铁电体提供该种多铁性材料体系的内部电场,或者通过引入铁磁性物质提供该种多铁性材料体系的内部磁场,来增强BiFeO3基固溶体材料的多铁性能,增加其磁电耦合系数,获得更好的磁电亲合效果。

2 铁酸铋的结构和磁性研究
1957年,铁酸铋被Roye等人首次合成。

1960年,俄国科学家首次对铁酸铋的结构进行了研究,并提出了铁酸铋的R3c结构。

1969年,美国科学家Michelet al利用X光单晶衍射和中子衍射确定了铁酸铋单晶中各个原子的位置以及原子之间的距离。

他们认为铁酸铋的结构不应该表现出反铁磁性而应该是铁磁性,同时他们认为该结构的铁电矫顽场应该很大。

1990年,Kubel.f.等人利用X光单晶衍射对铁酸铋的结构做出了更加精密的分析,为此后铁酸铋各方面性质的研究和分析,提供了有效数据。

铁酸铋的第一性原理研究也是目前研究的一个热点。

通过铁酸铋的结构,利用软件计算模拟出不同结构的铁酸铋对应的电磁性质。

3 铁酸铋制备方法
铁酸铋制备方法主要有水热法、溶胶-凝胶法、固相法、共沉淀法,可分别制备出纳米粉体状、纳米薄膜状等不同形貌的催化剂。

本文主要对近几年应用的水热法和溶胶-凝胶法制备铁酸铋进行归纳。

肖瑞娟等采用聚乙二醇辅助水热法制备出了不同形貌及尺寸的纯相钙钛矿结构BiFeO3粉末,并于可见光下降解亚甲基蓝,发现BiFeO3均表现出良好的光催化活性,且颗粒尺寸越小,活性越大。

丁柳柳等以金属硝酸盐、硝酸、氢氧化钠和去离子水为原料,采用水热合成法来制备铁酸铋。

水热法在200 ℃成功制备出了直径300 nm 左右,尺寸、形貌均一的BiFeO3纳米颗粒。

光催化实验表明,BiFeO3纳米颗粒在可见光辐照下对甲基橙有良好的光催化降解作用。

BiFeO3纳米粉体的室温磁滞回线表明实验制备的铁酸铋粉体具有弱磁性。

李卓璇采用水热法制备铁酸铋石墨烯光催化复合材料,探究了KOH对铁酸铋成相的影响,浓度过低,铁酸铋不易成相;浓度过高,阻碍了铁酸铋和石墨烯的复合过程。

4 结语
综上所述,铁酸铋光催化材料的研究主要集中于制备方法的改良和催化材料本身的改性两方面,其中光催化材料的改性主要包括元素的掺杂和复合光催化剂的制备两种。

其研究的目的均是减小禁带宽度和抑制光生电子-空穴的复合以提高光催化活性。

虽然这些研究取得了一定的成果,但是,要实现铁酸铋光催化材料整体性能的提高,实现其在工业及其他领域的广泛应用,本文作者认为可在以下几个方面做进一步研究:
①目前催化材料的改性主要为单元素掺杂或二元复合材料的制备,可采用多元素掺杂、三元或以上复合材料的制备,或将复合材料再进行元素掺杂,形成重叠的杂化轨道使禁带宽度更窄,提高空穴-电子对的分离率。

②光催化材料的研究不应只限于降解有机污染物或者分解水产生氧气,只有导带底的电位值比标准氢电极的电位更负时,水分解产物中才有氢气产生,可以将满足这一条件的光催化材料与窄禁带宽度的光催化材料一起制备成能在太阳光下分解水产生氢气的复合材料,来实现在能源领域中的应用。

③目前生产的铁酸铋光催化材料通常为超细粉末,在实际应用及回收方面仍存在难度。

可以用堇青石、分子筛等负载来制备整体式光催化材料,以有利于催化材料的循环利用。

参考文献:
[1]肖瑞娟,扬若琳,边小兵等.聚乙二醇辅助水热合成铁酸铋粉体及其光催化性能[J].陕西师范大学学报:自然科学版,2013(2):39-44.
[2]丁柳柳,汪国健,李汶军等.水热法制备铁酸铋及光催化性能研究[J].人工晶体学报,2013(8):1607-1615.
[3]王伟华,叶红齐,覃涛.含铋光催化材料的研究进展[J].化工进展,2014(6):1475-1485.。

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