當(dāng)前,能源危機(jī)和環(huán)境污染是人類面對的共同挑戰(zhàn)。許多國家都把能源安全放在了整個(gè)國家安全體系中的重要位置,人類對環(huán)境的保護(hù)意識也在逐漸增強(qiáng)。伴隨著我國城市化進(jìn)程的加快,能源消耗迅速增加,環(huán)境問題也隨之日益突出。解決能源危機(jī)和環(huán)境問題,對于促進(jìn)我國社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的意義。目前我國的主要能源類型仍然以煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)的化石能源為主。傳統(tǒng)的化石能源在使用過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳、硫氧化合物和氮氧化合物等,這些會導(dǎo)致酸雨、臭氧層空洞和溫室效應(yīng)等環(huán)境問題。最重要的是化石能源儲量有限,終究會消耗殆盡。綜上,我國的新型可再生能源的技術(shù)開發(fā)和利用就顯得尤為重要和迫切。光催化技術(shù)可以利用太陽光高效地分解水產(chǎn)生清潔能源—?dú)淠?同時(shí)還可以利用太陽光將環(huán)境中的污染物降解為二氧化碳和水,使有機(jī)污染物得到無害化處理。因此,光催化技術(shù)是一種有望同時(shí)解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的具有很大應(yīng)用潛力的高新技術(shù)。目前對光催化劑研究較為深入的是二氧化鈦,但是二氧化鈦僅能夠吸收太陽光中的紫外光部分,因而對太陽光的利用率非常低,這極大地限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。因此,具有廉價(jià)、無毒和穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)的單... 

【文章來源】：河南大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化原理示意圖

3于多種有機(jī)污染物的催化降解[8]。但是其禁帶寬度比較大(Eg>3.0eV)，決定了TiO2只能吸收利用太陽光中波長在390nm以下的紫外光部分，而紫外光部分的能量在太陽光總能中所占的比例不到5%，這就導(dǎo)致TiO2對太陽光的利用效率較低[9]。因此提高光催化劑對太陽光的利用率，成為了光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，為提高TiO2對太陽光的利用率，研究者做了諸多的努力，如摻雜改性和半導(dǎo)體復(fù)合改性等。盡管TiO2在改性后對可見光的吸收能力得到了一定的改善，但是由于改性成本高，改性后的TiO2光催化穩(wěn)定性差等原因，改性后的TiO2在實(shí)際應(yīng)用中的效果仍然不夠理想。因此，為了充分利用太陽光，更多的研究者把目光投向了開發(fā)新型可見光響應(yīng)的光催化劑[10]。近年來，關(guān)于可見光響應(yīng)的光催化劑的報(bào)道日益增多，常見的氧化物類可見光催化劑，如禁帶寬度為2.5eV的WO3和2.8eV的Fe2O3等[11]。常見的硫化物類可見光催化劑，如CdS和In2S3等[12]。尤其是一系列鉍系光催化劑，如BiVO4和Bi4Ti3O12等，由于具有良好的可見光響應(yīng)，也成為了當(dāng)下研究的熱點(diǎn)之一[13]。1.2鉍系半導(dǎo)體光催化材料1.2.1鉍系半導(dǎo)體光催化材料簡介鉍(Bi)系半導(dǎo)體光催化材料受到研究者的青睞，主要是由于鉍系半導(dǎo)體光催化材料光吸收范圍廣，電子結(jié)構(gòu)獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn)，而且是自然界中少有的具有低毒性和低放射性的材料。Bi元素在元素周期表中屬于第V主族，其外層電子為6s26p3，容易形成三價(jià)化合物，且形成的化合物禁帶寬度一般較窄，可以很好的吸收太陽光中的可見光部分。如圖1-2所示，大多數(shù)鉍系光催化劑具有較強(qiáng)的氧化能力，是很好的光催化材料。圖1-2常見含鉍光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)

5圖1-3(a)四方白鎢礦型，單斜白鎢礦型，(b)四方硅酸鋯型BVO的晶體結(jié)構(gòu)(紅色代表V，紫色代表Bi，灰色代表O)；(c)四方白鎢礦型，(d)單斜白鎢礦型和(e)四方硅酸鋯型BVO結(jié)構(gòu)中Bi和V離子的局部配位，圖中鍵長的單位是[18]BVO的晶型可以通過粉末衍射技術(shù)以及熱力學(xué)分析等多種方法來確定。在BVO制備過程中，溫度對BVO的晶型影響較大，因而可以通過控制制備溫度，實(shí)現(xiàn)不同晶型之間的轉(zhuǎn)化。在溫度為528K條件下，單斜白鎢礦型和四方白鎢礦型之間會發(fā)生可逆相變。當(dāng)四方硅酸鋯型BVO被加熱至溫度為670-770K時(shí)，可以相變?yōu)閱涡卑祖u礦型BVO，且此相變過程不可逆[19]。1.3.2BVO的研究現(xiàn)狀BVO的光催化活性與其晶相密切相關(guān)，同等條件下，在這三種晶相中，單斜晶相的BVO光催化性能優(yōu)于四方晶相的BVO[20]。主要原因是：兩種晶相的禁帶寬度不同，吸收光的光譜范圍也不同。單斜白鎢礦結(jié)構(gòu)的BVO禁帶寬度最窄，因而對可見光的吸收范圍最廣，光催化活性也最高。因此，目前單斜白鎢礦結(jié)構(gòu)的BVO成為了研究者的主要研究對象。采用不同的制備方法制備出的BVO，其形貌結(jié)構(gòu)以及光催化性能往往有很大差別。目前BVO粉體的制備方法最為成熟，也最為廣泛，常見的制備方法有：水熱法、溶膠-

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]鐵酸鉍復(fù)合材料的制備及可見光催化性能研究[D]. 王興福.南京郵電大學(xué) 2017

碩士論文
[1]釩酸鉍（0k0）單晶薄膜的制備以及光物理光催化性能[D]. 申乾云.河南大學(xué) 2018



本文編號：3572480