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        大連工業大學林海Appl. Surf. Sci.:具有溫度反饋和高效光催化性能的混晶絲m-Bi(Er3+-Yb3+)VO4纖維
        2021/6/11 16:47:01 易絲幫

        DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.149825

         

        通過重復靜電紡絲工藝制備的Bi(Er3+-Yb3+)VO4纖維具有極好的晶絲相容性。與傳統的光催化材料相比,本工作所制備的纖維具有比表面積大、三維編織能力強、太陽能利用率高、再生性好、結構可控等優點。利用Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2輻射躍遷實時監測和反饋催化降解過程的工作溫度,其靈敏度非常高。通過拓寬BiVO4的光響應范圍并抑制光生電荷的重組,可大大提高光催化效率,上述現象可歸因于稀土離子的成功摻入。在模擬太陽光照射下,亞甲基藍(MB)的最大降解效率為98.7%,降解常數K高達0.116/min,且在近紅外(NIR)照射下具有相同的降解趨勢??傊?,具有靈敏溫度反饋性能的高效催化纖維為多功能光催化材料在極端惡劣環境中的應用提供了新的視角,以應對緊迫的能源和環境挑戰。

         

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        圖1.m-Bi(Er3+-Yb3+)VO4纖維的雙功能原理和潛在應用示意圖。


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        圖2.BVO和BVOEY納米線的XRD圖。


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        圖3.(a)BVOEY納米線的拉曼光譜,(b)BVOEY納米線的UV-Vis漫反射光譜,(b)插圖:BVOEY納米線的帶隙能量。


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        圖4.在不同放大倍率下,第一次紡絲后煅燒的BVO納米線(a,b),BVOE0.75納米線(c,d)以及通過第二次紡絲制備的BVO/PAN(e,f)和BVOE0.75/PAN復合纖維(g,h)的SEM圖像。


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        圖5.BVOE0.75納米線(左側)和BVOE0.75/PAN復合纖維(右側)的元素圖譜和EDS光譜。


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        圖6.(a)BVOEY/PAN復合纖維在模擬太陽光照射下對MB的光催化降解;(b)BVOEY/PAN復合纖維降解MB的一級動力學擬合曲線;(c)BVOE0.5Y1.5/PAN復合纖維樣品上MB的紫外可見光譜隨照射時間的變化,插圖(c):在全光譜光照射下,BVOE0.5Y1.5/PAN復合材料上的MB溶液隨時間演變的攝影圖像;(d)BVOE0.75Y1.5/PAN復合纖維降解MB的回收性能,(d)插圖:參與光催化過程后的BVOE0.75Y1.5/PAN復合纖維的三張對比照片。


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        圖7.(a)BVOEY/PAN復合纖維和納米線在模擬太陽光照射下對MB的光催化降解;(b)在近紅外光照射下,BVOEY/PAN復合纖維對MB的光催化降解;(c)BVOEY/PAN復合纖維在模擬太陽光照射下的光電流響應。


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        圖8.(a)BVOEY納米線,(b)BVOE納米線,(c)BVOEY/PAN復合纖維和(d)BVOE/PAN復合纖維在977nm激發和280mW固定功率下的上轉換發射光譜。


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        圖9.BVOE0.5Y1.5納米線在977nm輻照下的上轉換發射光譜。插圖:發射強度取決于BVOE0.5Y1.5納米線的激發功率。


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        圖10.(a)BVOE0.5Y1.5納米線和(b)BVOE0.5Y1.5復合纖維在303K至373K下隨溫度變化的頻率上轉換光譜。插圖:上轉換發射強度比I525/I553與溫度的函數關系。


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        圖11.(a)BVOE0.5Y1.5納米線和(b)BVOE0.5Y1.5復合纖維的靈敏度與溫度之間的關系。


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