【摘要】：隨著工業(yè)化和社會發(fā)展不斷加快,由有機污染物造成的環(huán)境污染問題已成為世界各國亟待解決的難題。光催化技術作為一種經濟、綠色和高效的水污染處理技術,受到人們的廣泛關注。近年來,研究者們一直致力于開發(fā)可見光活性的光催化劑,其中,碘化氧鉍(BiOI)因為其獨特的層狀結構、綠色環(huán)保、高光催化性能等特點而被廣泛研究。但是,純的BiOI較低的量子產率和較高的光生電子空穴對復合效率限制了其在降解水中有機物方面的實際應用,因此,本論文將三種半導體材料分別與BiOI進行復合,構建了三種p-n異質結,并探究了其在可見光照射下對有機污染物的光降解性能,工作內容如下:1.采用水浴法成功制備了由納米片組裝而成的三維(3D)花型的CdWO_4/BiOI p-n異質結,探究了CdWO_4對復合材料的形貌、結構、光學性質和光催化性能的影響。結果表明,CdWO_4可以改變BiOI的生長方向,而且,這種特殊的3D花型結構可以增加其比表面積。選擇羅丹明B(RhB)作為光催化降解實驗的目標污染物,實驗結果表明,與純的BiOI和CdWO_4相比,CdWO_4/BiOI p-n異質結的構成能夠很好地提高其光催化活性,光生電子空穴對得到有效的抑制。2.采用水熱法成功制備了3D花型的CeO_2/BiOI p-n異質結,實驗中使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為表面活性劑來控制樣品的形貌,并對合成的復合光催化劑進行表征。結果表明,CeO_2成功負載在BiOI的表面,而且,CeO_2并沒有改變BiOI的形貌。光降解實驗結果表明,CeO_2/BiOI復合光催化劑在可見光下對RhB、甲基橙(MO)具有良好的光催化活性,而對苯酚的降解效率較低,當CeO_2的含量為15%時,復合材料的光催化活性達到最大,光催化活性的提高主要歸功于CeO_2和BiOI之間的協(xié)同作用,促進了光生電子和空穴的分離。3.采用化學沉淀法成功制備了三種不同形貌的BiOI,掃描電鏡(SEM)分析結果表明,溶劑的改變可以控制BiOI的形貌,從而得到具有高比表面積的3D結構的BiOI。為了進一步提高BiOI的光催化活性,我們采用微波法成功合成了Bi_2WO_6/BiOI p-n異質結,并對其進行表征,結果表明,在一定條件下,BiOI可以轉化成Bi_2WO_6,而且,一定量的Bi_2WO_6的形成大大增加了樣品的比表面積。實驗選取了MO和雙酚A(BPA)作為光催化的目標有機污染物。結果表明,在三種BiOI中,用乙二醇作為溶劑合成的BiOI-3的光催化活性是最強的,而在制備的所有樣品中,BWOI-3對MO和BPA的降解能力最強。
【圖文】：

導帶和價帶之間的能級差為禁帶，其大小稱為帶隙能量或禁帶寬度，，通常用 Eg 表示。如圖1.1 所示，當照射在半導體材料表面上的光的能量大于或等于其禁帶寬度時，價帶上的電子（e-）會受到激發(fā)躍遷至導帶上，同時在價帶上會留下相同數(shù)目的光生空穴（h+），光生電子具有很強的還原性，光生空穴具有很強的氧化性，從而形成了具有強氧化還原性質的光生電子空穴對，這些光生電子空穴對會轉移至光催化劑的表面發(fā)生氧化還原反應，達到降解水中有機污染物的目的，然而在轉移的同時會有部分的電子和空穴復合，進而影響半導體光催化劑的催化效率。圖 1.1 半導體材料光催化降解有機污染物的原理示意圖1.3 鉍系光催化劑研究現(xiàn)狀隨著半導體光催化技術被人們日益關注，一些新型的可見光活性的半導體材

由于其在可見光下對有機污染物具有高效的降的廣泛關注。（BiOI）光催化劑構= Cl, Br, I）是一種 V-VI-VII 族的 p 型半導體材料和雙鹵素離子 X-交替排列構成，屬于四方型氟氯圖 1.2 所示[20]。從圖中可以看出，在[Bi2O2]2+層在該層構建了內建電場[21]，促進了光生電子和光化性能。在 BiOX 中，BiOI 的禁帶寬度最小，約最強[22]，因此，我們針對 BiOI 探究了它的結構
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TB33

【參考文獻】

相關博士學位論文 前2條

1 陳龍;釩酸鉍基光催化材料的制備及其性能研究[D];中國地質大學;2017年

2 王克偉;碘化氧鉍BiOI納米片狀陣列的合成及其應用研究[D];華中師范大學;2012年

相關碩士學位論文 前3條

1 張鑫;鉍系列復合光催化劑的制備及其性能研究[D];浙江海洋大學;2017年

2 魏珍;BiOBr的摻雜和負載改性及其光催化性能研究[D];浙江理工大學;2015年

3 向禮;鉍系復合光催化劑的制備及其性能研究[D];山東大學;2014年

本文編號：2623165