DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.126671

在这项研究中，通过静电纺丝成功合成了具有增强物理化学性质的铋/二氧化钛（Bi3+/TiO2）复合纳米纤维（以下简称Bi/TiO2），其光催化性能较高，该制备工艺最大限度地提高了Bi和Ti在分子水平上的均匀性。由新型合成方法制备的Bi/TiO2具有锐钛矿结晶度高、光利用率高、比表面积大、电子空穴对复合率低等优点。甘油作为工业废水中的一种典型污染物，能够在合成良好的Bi/TiO2催化剂上同时生成水和H2。Bi的加入将TiO2的光吸收能力扩展到可见光区域。实验数据表明3％Bi/TiO2表现出最高的H2生成量和总有机碳（TOC）去除率。TOC降低8％意味着已经实现了甘油向H2的转化，这有利于从高污染甘油废水中生产清洁水。通过改变煅烧温度对新型光催化剂的性能与活性关系进行了优化研究，与裸TiO2相比，该光催化剂在紫外-可见光和可见光下均表现出更高的光催化效率。本文从新材料合成和性能优化的角度出发，对这一有趣现象背后的基本原理进行了阐述。值得一提的是，Bi/TiO2纳米纤维是一种很有前途的光催化剂，可用于环境修复和可持续发展，在可再生太阳辐射下，Bi/TiO2纳米纤维可用于甘油副产品或工业废料中以同时产生H2和清洁水。

_{图1.（a）Bi/TiO2纳米纤维的FESEM图像（未煅烧），（b）Bi/TiO2纳米纤维在450℃下煅烧后的FESEM图像，（c）Bi/TiO2纳米纤维的HRTEM图像显示出高度多孔结构，和（d）Bi/TiO2纳米纤维的高倍率HRTEM图像显示出晶格条纹。}

_{图2.（a）单根Bi/TiO2纳米纤维的放大FESEM-STEM图像，（b）EDX光谱，以及（a）中Bi/TiO2纳米纤维上指定区域的元素图谱，（c）Ti的元素映射，（d）O的元素映射和（e）Bi的元素映射。}

_{图3.（a）Bi/TiO2的SAED图谱，以及（b）3％Bi/TiO2、6％Bi/TiO2、9％Bi/TiO2、裸TiO2纳米纤维和P25的光致发光光谱。}

_{图4.（a）TiO2（黑色，实心方块）和3％Bi/TiO2（红色，实心圆圈）的N2吸附-解吸等温线，3％Bi/TiO2的BJH孔径分布（插图），（b）3％Bi/TiO2的XPS全扫描光谱，（c）Bi4f的高分辨率XPS光谱，以及（d）3％Bi/TiO2纳米纤维和裸TiO2纳米纤维的UV-vis光谱。}

_{图5.（a）在紫外-可见光下，TiO2和Bi/TiO2（3％mol、6％mol和9％mol）于5％v/v甘油中光催化析氢，以及（b）在紫外-可见和可见光照射下，3％Bi/TiO2于5％v/v甘油中光催化析氢。}

_{图6.在（a）450℃，（b）650℃和（c）850℃下煅烧的6％Bi/TiO2纳米纤维的FESEM图像。}

图7.在450℃、650℃和850℃下煅烧的6％Bi/TiO2纳米纤维的XRD图谱。

图8.（a）在可见光辐照下，450℃、650℃和850℃下煅烧的6％Bi/TiO2纳米纤维于5％v/v甘油中的光催化H2生成速率，以及（b）3％Bi/TiO2纳米纤维光催化生成H2的可重复使用性研究。