本文關(guān)鍵詞：釩酸鉍的形貌調(diào)控及光催化性能研究

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【摘要】：隨著近現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展,環(huán)境污染和煤、石油能源枯竭等問題呈現(xiàn)在人們面前,嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)和生活。在治理污染和獲取新型能源迫在眉睫之際,一種新型能利用太陽能光解有機(jī)污染物、光解水制氫的光催化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。能帶寬度為2.4 eV的單斜白鎢礦晶相BiVO_4光催化劑對(duì)太陽光有強(qiáng)烈吸收,且容易制備、無毒、具有良好的穩(wěn)定性,引起了大量的科研者的關(guān)注。光催化劑晶型結(jié)構(gòu)與形貌對(duì)光催化反應(yīng)都有著重要的影響,本文通過對(duì)釩酸鉍進(jìn)行形貌調(diào)控與表面結(jié)構(gòu)處理,達(dá)到調(diào)控光催化性能的目的。采用水熱法調(diào)控合成了具有不同形貌的釩酸鉍粉體。通過溫度調(diào)控制備出具有球狀(四方鋯石晶型)和板狀(單斜白鎢礦晶型)形貌BiVO_4。在性能較優(yōu)的合成溫度下,通過改變pH合成了梭型釩酸鉍、改變濃度合成了十字花型釩酸鉍、改變添SDBS表面活性劑合成了沿(010)晶面取向生長(zhǎng)的針棒狀釩酸鉍。利用XRD、DRS、RDS、EDS、SEM、TEM、PL、Uv-vis等測(cè)試對(duì)所制備的不同形貌、不同晶型的釩酸鉍樣品進(jìn)行分析表征,研究了所制備樣品的成分組成、禁帶寬度、表面形貌以及光學(xué)性能。以亞甲基藍(lán)作為降解物,通過分光光度計(jì)檢測(cè)其脫色率來分析所合成光催化劑在太陽光下的催化性能,分析結(jié)果顯示:不同調(diào)控條件下合成了具有多種形貌的BiVO_4晶體,其對(duì)應(yīng)的催化性能差異明顯。其中SDBS表面活性劑添加量為0.1 g,pH值為7、水熱溫度在170℃、水熱時(shí)間12 h時(shí),合成的板狀(單斜白鎢礦結(jié)構(gòu))BiVO_4粉體具有相對(duì)較高的光催化性能。在模擬太陽光照120 min對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率可達(dá)38.61%。分別用Ag~+和Mn~(2~+)表面處理板狀和梭型形貌BiVO_4試樣,結(jié)果表明:表面處理后,實(shí)現(xiàn)了在BiVO_4暴露的(010)和(110)晶面負(fù)載Ag和MnO_x,形成了Ag/BiVO_4和MnO_x/BiVO_4異質(zhì)結(jié)構(gòu)。Ag~+和Mn~(2~+)表面處理在一定程度上提高了電荷空穴分離效率,降低Ag-BiVO_4和MnO_x-BiVO_4光催化劑帶隙寬度,從而提高了所改性的光催化劑性能,較處理前分別提高了30.02%和20.91%。
【關(guān)鍵詞】：釩酸鉍 表面改性 表面活性劑 光催化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ135.32
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 背景簡(jiǎn)介11-12
• 1.2 BiVO_4光催化材料研究進(jìn)展12
• 1.3 BiVO_4光催化劑結(jié)構(gòu)12-14
• 1.4 BiVO_4光催化劑的制備方法14-15
• 1.5 光催化作用的機(jī)理15-16
• 1.6 本課題選題意義及研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方案與研究方法18-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原材料及其所需設(shè)備18-19
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品18
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備18-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)研究方法19
• 2.2.1 水熱法制備原理19
• 2.2.2 水熱法的優(yōu)點(diǎn)19
• 2.3 實(shí)驗(yàn)流程19-22
• 2.3.1 工藝流程19-21
• 2.3.2 BiVO_4粉體的制備21
• 2.3.3 光催化實(shí)驗(yàn)21-22
• 2.4 表征方法22-24
• 2.4.1 X-射線衍射22
• 2.4.2 透射電子顯微鏡22
• 2.4.3 掃描電子顯微鏡22-23
• 2.4.4 EDS能譜23
• 2.4.5 紫外-可見漫反射光譜23
• 2.4.6 熒光光譜23-24
• 2.4.7 拉曼光譜24
• 2.4.8 光催化活性測(cè)試24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 BiVO_4晶體結(jié)構(gòu)及光催化性能研究25-40
• 3.1 BiVO_4粉體晶體結(jié)構(gòu)25-27
• 3.1.1 不同水熱溫度下BiVO_4晶體結(jié)構(gòu)25-26
• 3.1.2 不同pH值下BiVO_4的晶體結(jié)構(gòu)26-27
• 3.1.3 不同反應(yīng)物的濃度BiVO_4晶相組成27
• 3.2 微觀形貌分析27-33
• 3.2.1 不同水熱溫度BiVO_4微觀形貌28-29
• 3.2.2 不同反應(yīng)物濃度BiVO_4微觀形貌29-31
• 3.2.3 不同pH下BiVO_4微觀形貌31-33
• 3.3 紫外-可見漫反射光譜33-34
• 3.3.1 不同pH下BiVO_4紫外-可見漫反射光譜33-34
• 3.3.2 不同溫度下BiVO_4紫外-可見漫反射光譜34
• 3.4 熒光光譜(PL)34-36
• 3.4.1 不同pH值下BiVO_4熒光光譜35
• 3.4.2 不同水熱溫度下BiVO_4熒光光譜35-36
• 3.5 光催化性能分析36-39
• 3.5.1 不同pH下BiVO_4光催化活性36-37
• 3.5.2 不同溫度下BiVO_4光催化活性37-38
• 3.5.3 不同合成濃度BiVO_4光催化活性38-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第4章 釩酸鉍晶體表面改性及性能研究40-56
• 4.140-42
• 4.1.1 摻加SDBS表面活性劑BiVO_4的晶相組成40-41
• 4.1.2 Ag~+、Mn~(2+)表面改性后BiVO_4的晶相組成41-42
• 4.2 微觀形貌分析42-45
• 4.2.1 Ag~+、Mn~(2+)表面改性BiVO_4的微觀形貌42-43
• 4.2.2 不同SDBS添加量BiVO_4的微觀形貌43-45
• 4.3 透射電鏡分析45-46
• 4.4 熒光光譜(PL)46-47
• 4.4.1 不同SDBS添加量BiVO_4的熒光光譜46-47
• 4.4.2 Ag~+、Mn~(2+)表面改性BiVO_4的熒光光譜47
• 4.5 紫外可見漫反射光譜47-49
• 4.5.1 Ag~+表面改性BiVO_4的紫外可見漫反射圖譜47-48
• 4.5.2 Mn~(2+)表面改性BiVO_4的紫外可見漫反射圖譜48-49
• 4.6 Ag~+、Mn~(2+)表面改性的拉曼光譜49-50
• 4.7 光催化性能分析50-52
• 4.7.1 不同SDBS添加量BiVO_4的光催化活性50-51
• 4.7.2 Ag~+、Mn~(2+)表面改性BiVO_4的光催化活性51-52
• 4.8 機(jī)理分析52-54
• 4.8.1 Ag~+、Mn~(2+)表面改性BiVO_4形成機(jī)理分析52-53
• 4.8.2 表面活性劑改性BiVO_4形成機(jī)理分析53-54
• 4.9 本章小結(jié)54-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-63
• 碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及成果63-64
• 致謝64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：919493