【摘要】：隨著人類工業(yè)和文明的快速發(fā)展,環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重,發(fā)展高效吸附劑和光催化劑以高效去除和降解廢水中的有機(jī)污染物已成為化學(xué)、材料、環(huán)境等多學(xué)科研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。如何針對(duì)吸附和光催化過(guò)程中的物理、化學(xué)機(jī)理,有針對(duì)性地進(jìn)行表面和結(jié)構(gòu)調(diào)控,從而提升性能,獲得優(yōu)質(zhì)的材料作為應(yīng)用儲(chǔ)備,是在全世界范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。二氧化鈦(TiO_2)和鎢酸銅(CuWO_4)作為兩類價(jià)格低廉、無(wú)毒、地球儲(chǔ)量豐富的氧化物半導(dǎo)體,在大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用上具有巨大的應(yīng)用潛力。但TiO_2由于其較寬的禁帶寬度,限制了其光響應(yīng)范圍和光催化效率。而鎢酸銅雖具有較窄的禁帶寬度,但由于其較高的載流子復(fù)合效率,限制了其性能和應(yīng)用范圍。因此,本論文擬通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)調(diào)控和表面改性策略來(lái)對(duì)這兩種半導(dǎo)體進(jìn)行改性,以期提高它的光吸收利用率,促進(jìn)載流子分離效率,達(dá)到對(duì)污染物的高效去除�；诖�,開(kāi)展如下研究:(1)針對(duì)TiO_2材料光吸收和電荷分離等方面的劣勢(shì),我們選擇利用三維大孔結(jié)構(gòu)的慢光子效應(yīng)增加二氧化鈦對(duì)光的利用率。同時(shí),利用Bi~(3+)的摻雜和碳點(diǎn)(CDs)的修飾實(shí)現(xiàn)對(duì)TiO_2的能級(jí)調(diào)控,從而增加電荷傳導(dǎo)率,促進(jìn)光生載流子的快速分離。我們通過(guò)溶膠凝膠法輔助熱處理方法合成了CDs修飾的3DOM Bi:TiO_2三維納米復(fù)合材料。結(jié)果表明,該復(fù)合材料具有良好的光催化降解性能,實(shí)現(xiàn)了對(duì)RhB和苯酚的高效光催化降解。(2)吸附劑的表面積和活性位點(diǎn)數(shù)是影響吸附性能的關(guān)鍵因素。我們通過(guò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便易行的自模板法合成三維結(jié)構(gòu)的CuWO_4,以期提高其比表面積和吸附位點(diǎn)來(lái)達(dá)到較好的污染物去除性能。我們通過(guò)控制水熱反應(yīng)的時(shí)間調(diào)控CuWO_4的形貌,得到了相應(yīng)的實(shí)心CuWO_4納米球(s-CuWO_4)和空心鎢酸銅納米球(h-CuWO_4)。結(jié)果表明,h-CuWO_4對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)的吸附速度更快,吸附容量更大,實(shí)現(xiàn)了CuWO_4對(duì)染料良好的吸附性能。(3)針對(duì)CuWO_4光催化劑存在的效率較低的問(wèn)題,我們對(duì)CuWO_4進(jìn)行形貌調(diào)控和表面修飾來(lái)提高CuWO_4自身的載流子分離效率,從而提高光催化性能。通過(guò)合成能有效利用光吸收和的加強(qiáng)傳質(zhì)的空心結(jié)構(gòu),同時(shí)利用CdS與CuWO_4的界面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)電子傳輸,再利用表面修飾CDs的優(yōu)良的電子傳導(dǎo)和儲(chǔ)存能力來(lái)增強(qiáng)光生載流子分離效率,提高載流子利用率。結(jié)果表明,該三元復(fù)合催化劑對(duì)剛果紅和苯酚都存在明顯提升的光催化降解性能。
【圖文】：

圖 1.1 吸附過(guò)程示意圖Figure 1.1 Diagram of adsorption process圖 1.2 半導(dǎo)體中光生載流子激發(fā)、遷移和復(fù)合過(guò)程Figure 1.2 Excitation and migration and recombination of photogenerated carriers in semiconductor

圖 1.2 半導(dǎo)體中光生載流子激發(fā)、遷移和復(fù)合過(guò)程and migration and recombination of photogenerated c必須比析氧電位更正。同樣，要實(shí)現(xiàn)光催化劑半導(dǎo)體表面應(yīng)具有能與吸附物 (O2、OH-)自由基 ( O2-和 OH)，進(jìn)一步降解被吸附的有利于還原反應(yīng)，而半導(dǎo)體的價(jià)帶位置越正率由光的利用率、電荷傳輸、載流子的分離atrη =η×η×η整體效率，aη 為光吸收效率，tη 為載流子因素
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703;O644.1;O643.36

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王占國(guó);納米半導(dǎo)體材料及其納米器件研究進(jìn)展[J];半導(dǎo)體技術(shù);2001年03期

2 薛華;馬文義;;納米半導(dǎo)體材料[J];西北民族學(xué)院學(xué)報(bào);1998年01期

3 楊德仁,�？〗�,張輝,王俊,楊青,余京,馬向陽(yáng),沙健,闕端麟;硅基一維納米半導(dǎo)體材料的制備及光電性能[J];南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

4 ;德國(guó)和西班牙科學(xué)家合作發(fā)明無(wú)干擾測(cè)量納米材料張力新方法[J];中國(guó)粉體工業(yè);2009年01期

5 牛俊杰,沙健,馬向陽(yáng),張輝,楊青,楊德仁;光電子領(lǐng)域中的納米半導(dǎo)體材料[J];材料導(dǎo)報(bào);2002年11期

6 蘇碧桃;慕紅梅;左顯維;王克;董娜;佟永純;;不同形貌摻雜態(tài)聚苯胺納米半導(dǎo)體材料的界面法合成[J];西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年03期

7 劉俊渤,臧玉春,吳景貴,王明輝;納米半導(dǎo)體材料的光催化機(jī)理與應(yīng)用[J];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年03期

8 ;光電功能材料[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2003年01期

9 王占國(guó);納米半導(dǎo)體材料及其納米器件研究進(jìn)展[J];半導(dǎo)體技術(shù);2001年05期

10 王占國(guó);納米半導(dǎo)體材料及其納米器件研究進(jìn)展(續(xù))[J];半導(dǎo)體技術(shù);2001年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 李志鴻;曹昆;崔金;徐小寶;魯建峰;白杰;王鳴魁;;納米半導(dǎo)體材料內(nèi)部與界面電荷傳輸與復(fù)合的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第11分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

2 裴立宅;唐元洪;陳揚(yáng)文;郭池;張勇;;硅納米線的表征、性能及應(yīng)用[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅱ[C];2004年

3 王培南;楊煒東;糜嵐;應(yīng)萱同;;InN納米材料發(fā)光的藍(lán)移研究[A];第十屆全國(guó)基礎(chǔ)光學(xué)與光物理學(xué)術(shù)研討會(huì)和第十一屆激光物理討論會(huì)論文摘要集[C];2002年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所，半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 王占國(guó);納米半導(dǎo)體材料的評(píng)價(jià)技術(shù)[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2002年

2 ;玻璃穿“薄衣”夏降溫冬升溫[N];中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)報(bào);2010年

3 林曉春;福建重點(diǎn)開(kāi)發(fā)石化等11類產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)[N];中國(guó)石化報(bào);2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 馮梅;過(guò)渡金屬氧屬納米半導(dǎo)體材料的液相合成、性能和潛在應(yīng)用的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 王瑾;摻納米半導(dǎo)體材料放大光纖的研究及超寬帶信號(hào)在定位傳感器系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];北京郵電大學(xué);2012年

3 郭薇;納米半導(dǎo)體材料對(duì)新型薄膜太陽(yáng)能電池性能影響的研究[D];大連理工大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李菁鳳;多孔納米半導(dǎo)體材料的制備及其光催化和吸附性能[D];廣州大學(xué);2019年

2 馮紅磊;金屬氧化物納米半導(dǎo)體材料的可控制備、微觀結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性能研究[D];青島大學(xué);2017年

3 劉雨;ZnO半導(dǎo)體晶面調(diào)控及性能研究[D];齊魯工業(yè)大學(xué);2017年

4 任曉光;水熱/溶劑熱法合成硒化鋅納米半導(dǎo)體材料及其性能研究[D];大連海事大學(xué);2008年

5 劉俊;銅、鋅基微/納米半導(dǎo)體材料的可控合成及應(yīng)用研究[D];安徽師范大學(xué);2010年

6 劉雁軍;納米半導(dǎo)體材料的低溫制備及性能研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

7 左顯維;納米半導(dǎo)體材料及其復(fù)合材料的合成和性能研究[D];西北師范大學(xué);2009年

8 董策舟;低維半導(dǎo)體納米材料合成與應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2014年

9 邢周靜;多孔氧化鋅納米半導(dǎo)體材料的可控合成及性能研究[D];安徽師范大學(xué);2011年

10 柴怡浩;新型COD的測(cè)定理論及方法研究[D];華東師范大學(xué);2005年

，

本文編號(hào)：2664114