不同形貌Bi4Ti3O12粒子的可控合成及光催化性能

林雪 关庆丰 刘婷婷 张瑶 邹春杰

引用本文: 林雪, 关庆丰, 刘婷婷, 张瑶, 邹春杰. 不同形貌Bi4Ti3O12粒子的可控合成及光催化性能[J]. 物理化学学报, 2013, 29(02): 411-417. doi: 10.3866/PKU.WHXB201211211 shu
Citation:  LIN Xue, GUAN Qing-Feng, LIU Ting-Ting, ZHANG Yao, ZOU Chun-Jie. Controllable Synthesis and Photocatalytic Activity of Bi4Ti3O12 Particles with Different Morphologies[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(02): 411-417. doi: 10.3866/PKU.WHXB201211211 shu

不同形貌Bi4Ti3O12粒子的可控合成及光催化性能

  • 基金项目:

    环境友好材料制备与应用教育部重点实验室项目和吉林师范大学博士科研启动项目资助 

摘要:

研究了用一步水热法制备的不同形貌的钛酸铋(Bi4Ti3O12, BIT)粒子的光学和可见光催化性能, 并对其晶体结构和微观结构用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)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段进行了表征. XRD结果表明, 所制备的BIT 样品为层状钙钛矿结构. FESEM结果表明, 通过控制水热过程的反应参数可以得到不同形貌的纳米粒子. 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明BIT 样品的带隙能约为2.88-2.93 eV. 利用可见光(λ>420 nm)照射下的甲基橙(MO)降解实验评价了BIT 样品的光催化性能. 结果表明, BIT 的光催化活性比掺氮TiO2 (N-TiO2)高得多. 研究了形貌对BIT 光催化性能的影响. 所制备的BIT纳米带光催化效率最高, 经可见光照射360 min, 甲基橙溶液的降解率可达到95.0%.

English

    1. [1]

      (1) Uyguner-Demirel, C. S.; Bekbolet, M. Chemosphere 2011, 84,1009. doi: 10.1016/j.chemosphere.2011.05.003

      (1) Uyguner-Demirel, C. S.; Bekbolet, M. Chemosphere 2011, 84,1009. doi: 10.1016/j.chemosphere.2011.05.003

    2. [2]

      (2) Jiang, Y. J.; Gao, Q. M.; Yu, H. G.; Chen, Y. R.; Deng, F.Microporous Mesoporous Mat. 2007, 103, 316. doi: 10.1016/j.micromeso.2007.02.024(2) Jiang, Y. J.; Gao, Q. M.; Yu, H. G.; Chen, Y. R.; Deng, F.Microporous Mesoporous Mat. 2007, 103, 316. doi: 10.1016/j.micromeso.2007.02.024

    3. [3]

      (3) Jin, X. L.; Li, Y. F.; Yu, C.; Ma, Y. X.; Yang, L. Q.; Hu, H. Y.J. Hazard. Mater. 2011, 198, 247. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.10.040(3) Jin, X. L.; Li, Y. F.; Yu, C.; Ma, Y. X.; Yang, L. Q.; Hu, H. Y.J. Hazard. Mater. 2011, 198, 247. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.10.040

    4. [4]

      (4) Lu, S.Y.;Wu, D.;Wang, Q. L.; Yan, J. H.; Buekens, A. G.; Cen,K. F. Chemosphere 2011, 82, 1215. doi: 10.1016/j.chemosphere.2010.12.034(4) Lu, S.Y.;Wu, D.;Wang, Q. L.; Yan, J. H.; Buekens, A. G.; Cen,K. F. Chemosphere 2011, 82, 1215. doi: 10.1016/j.chemosphere.2010.12.034

    5. [5]

      (5) Xie, J.;Wang, H.; Duan, M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (1),193. [谢娟, 王虎, 段明. 物理化学学报, 2011, 27 (1),193.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110124(5) Xie, J.;Wang, H.; Duan, M. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (1),193. [谢娟, 王虎, 段明. 物理化学学报, 2011, 27 (1),193.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110124

    6. [6]

      (6) Yang, X. H.; Liu, C.; Liu, J. K.; Zhu, Z. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (12), 2939. [杨小红, 刘畅, 刘金库, 朱子春.物理化学学报, 2011, 27 (12), 2939.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20112939(6) Yang, X. H.; Liu, C.; Liu, J. K.; Zhu, Z. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (12), 2939. [杨小红, 刘畅, 刘金库, 朱子春.物理化学学报, 2011, 27 (12), 2939.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20112939

    7. [7]

      (7) Hu, Y. F.; Li, Y. X.; Peng, S. Q.; Lü, G. X.; Li, S. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24 (11), 2071. [胡元方, 李越湘, 彭绍琴, 吕功煊, 李树本. 物理化学学报, 2008, 24 (11), 2071.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20081123(7) Hu, Y. F.; Li, Y. X.; Peng, S. Q.; Lü, G. X.; Li, S. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24 (11), 2071. [胡元方, 李越湘, 彭绍琴, 吕功煊, 李树本. 物理化学学报, 2008, 24 (11), 2071.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20081123

    8. [8]

      (8) Xu, D.; Gao, A. M.; Deng,W. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008,24 (7), 1219. [许迪, 高爱梅, 邓文礼. 物理化学学报, 2008,24 (7), 1219.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080717(8) Xu, D.; Gao, A. M.; Deng,W. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008,24 (7), 1219. [许迪, 高爱梅, 邓文礼. 物理化学学报, 2008,24 (7), 1219.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080717

    9. [9]

      (9) Li, B. X.;Wang, Y. F.; Liu, T. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011,27 (12), 2946. [李本侠, 王艳芬, 刘同宣. 物理化学学报,2011, 27 (12), 2946.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20112946(9) Li, B. X.;Wang, Y. F.; Liu, T. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011,27 (12), 2946. [李本侠, 王艳芬, 刘同宣. 物理化学学报,2011, 27 (12), 2946.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20112946

    10. [10]

      (10) Zhang, L. S.;Wang, H. L.; Chen, Z. G.;Wong, P. K.; Liu, J. S.Appl. Catal. B: Environ. 2011, 106, 1.(10) Zhang, L. S.;Wang, H. L.; Chen, Z. G.;Wong, P. K.; Liu, J. S.Appl. Catal. B: Environ. 2011, 106, 1.

    11. [11]

      (11) Buscaglia, M. T.; Sennour, M.; Buscaglia, V.; Bottino, C.;Kalyani, V.; Nanni, P. Cryst. Growth Des. 2011, 11, 1394. doi: 10.1021/cg101697r(11) Buscaglia, M. T.; Sennour, M.; Buscaglia, V.; Bottino, C.;Kalyani, V.; Nanni, P. Cryst. Growth Des. 2011, 11, 1394. doi: 10.1021/cg101697r

    12. [12]

      (12) Chen, X. H.; Hu, J. Q.; Chen, Z.W.; Feng, X. M.; Li, A. Q.Biosens. Bioelectron. 2009, 24, 3448. doi: 10.1016/j.bios.2009.04.037(12) Chen, X. H.; Hu, J. Q.; Chen, Z.W.; Feng, X. M.; Li, A. Q.Biosens. Bioelectron. 2009, 24, 3448. doi: 10.1016/j.bios.2009.04.037

    13. [13]

      (13) Chen, Z.W.; He, X. H. J. Alloy. Compd. 2010, 497, 312. doi: 10.1016/j.jallcom.2010.03.053(13) Chen, Z.W.; He, X. H. J. Alloy. Compd. 2010, 497, 312. doi: 10.1016/j.jallcom.2010.03.053

    14. [14]

      (14) Patwardhan, J. S.; Rahaman, M. N. J. Mater. Sci. 2004, 39, 133.doi: 10.1023/B:JMSC.0000007737.19267.60(14) Patwardhan, J. S.; Rahaman, M. N. J. Mater. Sci. 2004, 39, 133.doi: 10.1023/B:JMSC.0000007737.19267.60

    15. [15]

      (15) Hou, J. G.; Cao, R.; Jiao, S. Q.; Zhu, H. M.; Kumar, R. V. Appl. Catal. B: Environ. 2011, 104, 399. doi: 10.1016/j.apcatb.2011.02.032(15) Hou, J. G.; Cao, R.; Jiao, S. Q.; Zhu, H. M.; Kumar, R. V. Appl. Catal. B: Environ. 2011, 104, 399. doi: 10.1016/j.apcatb.2011.02.032

    16. [16]

      (16) Zhu, X. Q.; Zhang, J. L.; Chen, F. Chemosphere 2010, 78, 1350.doi: 10.1016/j.chemosphere.2010.01.002(16) Zhu, X. Q.; Zhang, J. L.; Chen, F. Chemosphere 2010, 78, 1350.doi: 10.1016/j.chemosphere.2010.01.002

    17. [17]

      (17) Hou, J. G.; Jiao, S. Q.; Zhu, H. M.; Kumar, R. V. J. Solid State Chem. 2011, 184, 154. doi: 10.1016/j.jssc.2010.11.017(17) Hou, J. G.; Jiao, S. Q.; Zhu, H. M.; Kumar, R. V. J. Solid State Chem. 2011, 184, 154. doi: 10.1016/j.jssc.2010.11.017

    18. [18]

      (18) Yao,W. F.;Wang, H.; Xu, X. H.; Zhou, J. T.; Yang, X. N.;Zhang, Y.; Shang, S. X. Appl. Catal. A: Gen. 2004, 259, 29. doi: 10.1016/j.apcata.2003.09.004(18) Yao,W. F.;Wang, H.; Xu, X. H.; Zhou, J. T.; Yang, X. N.;Zhang, Y.; Shang, S. X. Appl. Catal. A: Gen. 2004, 259, 29. doi: 10.1016/j.apcata.2003.09.004

    19. [19]

      (19) Zhou, T. F.; Hu, J. C. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 8698. doi: 10.1021/es1019959(19) Zhou, T. F.; Hu, J. C. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 8698. doi: 10.1021/es1019959

    20. [20]

      (20) Cheng, H. F.; Huang, B. B.; Dai, Y.; Qin, X. Y.; Zhang, X. Y.;Wang, Z. Y.; Jiang, M. H. J. Solid State Chem. 2009, 182, 2274.doi: 10.1016/j.jssc.2009.06.006(20) Cheng, H. F.; Huang, B. B.; Dai, Y.; Qin, X. Y.; Zhang, X. Y.;Wang, Z. Y.; Jiang, M. H. J. Solid State Chem. 2009, 182, 2274.doi: 10.1016/j.jssc.2009.06.006

    21. [21]

      (21) Yao,W. F.; Xu, X. H.;Wang, H.; Zhou, J. T.; Yang, X. N.;Zhang, Y.; Shang, S. X.; Huang, B. B. Appl. Catal. B: Environ.2004, 52, 109. doi: 10.1016/j.apcatb.2004.04.002(21) Yao,W. F.; Xu, X. H.;Wang, H.; Zhou, J. T.; Yang, X. N.;Zhang, Y.; Shang, S. X.; Huang, B. B. Appl. Catal. B: Environ.2004, 52, 109. doi: 10.1016/j.apcatb.2004.04.002

    22. [22]

      (22) Wang, Z. Z.; Qi, Y. J.; Qi, H. Y.; Lu, C. J.;Wang, S. M. J. Mater. Sci.: Mater. Electron 2010, 21, 523. doi: 10.1007/s10854-009-9950-z(22) Wang, Z. Z.; Qi, Y. J.; Qi, H. Y.; Lu, C. J.;Wang, S. M. J. Mater. Sci.: Mater. Electron 2010, 21, 523. doi: 10.1007/s10854-009-9950-z

    23. [23]

      (23) Liu, D. R.; Jiang, Y. S.; Gao, G. M. Chemosphere 2011, 83,1546. doi: 10.1016/j.chemosphere.2011.01.033(23) Liu, D. R.; Jiang, Y. S.; Gao, G. M. Chemosphere 2011, 83,1546. doi: 10.1016/j.chemosphere.2011.01.033

    24. [24]

      (24) Yu, H. G.; Yu, J. G.; Cheng, B. Chemosphere 2007, 66, 2050.doi: 10.1016/j.chemosphere.2006.09.080(24) Yu, H. G.; Yu, J. G.; Cheng, B. Chemosphere 2007, 66, 2050.doi: 10.1016/j.chemosphere.2006.09.080

    25. [25]

      (25) Yu, J. Q.; Zhang, Y.; Kudo, A. J. Solid State Chem. 2009, 182,223. doi: 10.1016/j.jssc.2008.10.021(25) Yu, J. Q.; Zhang, Y.; Kudo, A. J. Solid State Chem. 2009, 182,223. doi: 10.1016/j.jssc.2008.10.021

    26. [26]

      (26) Zhang, L.; Cao, X. F.; Chen, X. T.; Xue, Z. L. J. Colloid Interface Sci. 2011, 354, 630. doi: 10.1016/j.jcis.2010.11.042(26) Zhang, L.; Cao, X. F.; Chen, X. T.; Xue, Z. L. J. Colloid Interface Sci. 2011, 354, 630. doi: 10.1016/j.jcis.2010.11.042

    27. [27]

      (27) Lin, X.; Lv, P.; Guan, Q. F.; Li, H. B.; Zhai, H. J.; Liu, C. B.Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 7146. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.04.019(27) Lin, X.; Lv, P.; Guan, Q. F.; Li, H. B.; Zhai, H. J.; Liu, C. B.Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 7146. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.04.019

    28. [28]

      (28) Lin, X.; Guan, Q. F.; Li, H. B.; Li, H. J.; Ba, C. H.; Deng, H. D.Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (6), 1481. [林雪, 关庆丰,李海波, 李洪吉, 巴春华, 邓海德. 物理化学学报, 2012, 28 (6),1481.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201203313(28) Lin, X.; Guan, Q. F.; Li, H. B.; Li, H. J.; Ba, C. H.; Deng, H. D.Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (6), 1481. [林雪, 关庆丰,李海波, 李洪吉, 巴春华, 邓海德. 物理化学学报, 2012, 28 (6),1481.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201203313

    29. [29]

      (29) Lin, X.; Guan, Q. F.; Li, H. B.; Liu, Y.; Zou, G. T. Sci. China Ser. G 2012, 55, 33. [林雪, 关庆丰, 李海波, 刘洋, 邹广田. 中国科学G, 2012, 55, 33.] doi: 10.1007/s11433-011-4574-8(29) Lin, X.; Guan, Q. F.; Li, H. B.; Liu, Y.; Zou, G. T. Sci. China Ser. G 2012, 55, 33. [林雪, 关庆丰, 李海波, 刘洋, 邹广田. 中国科学G, 2012, 55, 33.] doi: 10.1007/s11433-011-4574-8

    30. [30]

      (30) Lin, X.; Guan, Q. F.; Liu, Y.; Li, H. B. Chin. Phys. B 2010, 19,107701. [林雪, 关庆丰, 刘洋, 李海波. 中国物理B,2010, 19, 107701.] doi: 10.1088/1674-1056/19/10/107701(30) Lin, X.; Guan, Q. F.; Liu, Y.; Li, H. B. Chin. Phys. B 2010, 19,107701. [林雪, 关庆丰, 刘洋, 李海波. 中国物理B,2010, 19, 107701.] doi: 10.1088/1674-1056/19/10/107701

    31. [31]

      (31) Lin, X.; Lü, P.; Guan, Q. F.; Li, H. B.; Li, H. J.; Cai, J.; Zou, Y.Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (8), 1978. [林雪, 吕鹏,关庆丰, 李海波, 李洪吉, 蔡杰, 邹阳. 物理化学学报,2012, 28 (8), 1978.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201205172(31) Lin, X.; Lü, P.; Guan, Q. F.; Li, H. B.; Li, H. J.; Cai, J.; Zou, Y.Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (8), 1978. [林雪, 吕鹏,关庆丰, 李海波, 李洪吉, 蔡杰, 邹阳. 物理化学学报,2012, 28 (8), 1978.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201205172

    32. [32]

      (32) Yu, J. G.; Zhou, M. H.; Cheng, B.; Zhao, X. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 246, 176. doi: 10.1016/j.molcata.2005.10.034(32) Yu, J. G.; Zhou, M. H.; Cheng, B.; Zhao, X. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 246, 176. doi: 10.1016/j.molcata.2005.10.034

    33. [33]

      (33) Pinheiro, A. G.; Pereira, F. M. M.; Santos, M. R. P.; Rocha, H.H. B.; Sombra, A. S. B. J. Mater. Sci. 2007, 42, 2112. doi: 10.1007/s10853-006-1190-5(33) Pinheiro, A. G.; Pereira, F. M. M.; Santos, M. R. P.; Rocha, H.H. B.; Sombra, A. S. B. J. Mater. Sci. 2007, 42, 2112. doi: 10.1007/s10853-006-1190-5

    34. [34]

      (34) Ghorai, T. K.; Biswas, S. K.; Pramanik, P. Appl. Surf. Sci. 2008,254, 7498. doi: 10.1016/j.apsusc.2008.06.042(34) Ghorai, T. K.; Biswas, S. K.; Pramanik, P. Appl. Surf. Sci. 2008,254, 7498. doi: 10.1016/j.apsusc.2008.06.042

    35. [35]

      (35) Yao,W. F.;Wang, H.; Xu, X. H.; Zhou, J. T.; Yang, X. N.;Zhang, Y.; Shang, S. X.;Wang, M. Chem. Phys. Lett. 2003, 377,501. doi: 10.1016/S0009-2614(03)01209-0(35) Yao,W. F.;Wang, H.; Xu, X. H.; Zhou, J. T.; Yang, X. N.;Zhang, Y.; Shang, S. X.;Wang, M. Chem. Phys. Lett. 2003, 377,501. doi: 10.1016/S0009-2614(03)01209-0

    36. [36]

      (36) Cao, Y.; Zhang, X.; Yang,W.; Du, H.; Bai, Y.; Li, T.; Yao, J.Chem. Mater. 2000, 12, 3445. doi: 10.1021/cm0004432

      (36) Cao, Y.; Zhang, X.; Yang,W.; Du, H.; Bai, Y.; Li, T.; Yao, J.Chem. Mater. 2000, 12, 3445. doi: 10.1021/cm0004432

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  799
  • 文章访问数:  1430
  • HTML全文浏览量:  23
文章相关
  • 发布日期:  2013-01-14
  • 收稿日期:  2012-09-14
  • 网络出版日期:  2012-11-21
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章