本文關(guān)鍵詞：鉬酸鉍的制備及其修飾性改性和光催化性能的研究

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【摘要】：近幾十年來(lái),二氧化鈦由于具有生物和化學(xué)惰性、強(qiáng)氧化性、無(wú)毒性等特點(diǎn)被廣泛用于空氣和水的凈化。但是,由于它的帶隙為3.2eV(銳鈦礦),因此只有少量的太陽(yáng)輻射可以被二氧化鈦吸收。所以開(kāi)發(fā)新一代可見(jiàn)光半導(dǎo)體光催化劑是當(dāng)前光催化領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。近幾年,有很多論文闡述了鉍系化合物可以在可見(jiàn)光下降解有機(jī)污染物。在不同的鉍系化合物中,鉬酸鉍被證實(shí)有可見(jiàn)光光催化活性。但是,鉬酸鉍吸收范圍是紫外線到少于500 nm的可見(jiàn)光。因此仍有超過(guò)50%的太陽(yáng)光譜未被利用。為了解決這個(gè)問(wèn)題,研究者做了大量的工作來(lái)提高鉬酸鉍的光催化性能。本論文主要研究了鉬酸鉍光催化劑的合成,并以此為基礎(chǔ),分別通過(guò)摻雜稀土離子對(duì)鉬酸鉍進(jìn)行改性以及復(fù)合石墨烯材料獲得鉬酸鉍/石墨烯異質(zhì)結(jié),以提高鉬酸鉍的光催化性能。研究?jī)?nèi)容分為三個(gè)部分:采用溶劑熱法合成花狀三維球形鉬酸鉍,并通過(guò)控制體系反應(yīng)溫度、溶劑用量和煅燒的方法控制鉬酸鉍的形貌及結(jié)晶度,考察不同反應(yīng)條件對(duì)光催化降解常見(jiàn)有機(jī)染料污染物活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,將鉬酸鉍用400℃煅燒3 h之后,光催化效果最好。利用溶劑熱法和非晶態(tài)絡(luò)合法制備鉬酸鉍,通過(guò)摻雜上轉(zhuǎn)換材料鉺,并利用其上轉(zhuǎn)換性能將吸收的紅外線及長(zhǎng)波輻射轉(zhuǎn)換為可被基體材料所吸收的可見(jiàn)光,從而最大限度地提高其光響應(yīng)范圍及光催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種方法制備的鉬酸鉍,當(dāng)Er3+的摻雜量在1.0 mol%左右時(shí),鉬酸鉍材料的催化活性最高。采用改良hummer法制備氧化石墨烯,為后續(xù)的負(fù)載實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備,在此基礎(chǔ)上將氧化石墨烯引入反應(yīng)體系,根據(jù)氧化石墨烯添加量的不同,探究其對(duì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)和形貌的影響,以及催化性能之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,GO負(fù)載量為1 wt%的樣品具有最高的光催化活性。
【關(guān)鍵詞】：光催化劑 鉬酸鉍 上轉(zhuǎn)換 石墨烯
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;O644.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 光催化的研究進(jìn)展12-14
• 1.2.1 光催化劑的作用機(jī)理12-13
• 1.2.2 光催化的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 光催化劑的改性14-16
• 1.3.1 半導(dǎo)體復(fù)合14-15
• 1.3.2 貴金屬負(fù)載15-16
• 1.3.3 離子摻雜16
• 1.4 鉍系可見(jiàn)光催化劑16-18
• 1.4.1 Bi_2MoO_6的結(jié)構(gòu)性質(zhì)16-17
• 1.4.2 Bi_2MoO_6的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 石墨烯材料18-19
• 1.5.1 石墨烯材料簡(jiǎn)介18-19
• 1.5.2 石墨烯的復(fù)合材料19
• 1.5.3 石墨烯在光催化方面的應(yīng)用19
• 1.6 本課題的選題意義和研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分21-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器21-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑22-23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)合成方法23-24
• 2.3.1 鉬酸鉍光催化劑的制備23
• 2.3.2 水熱法制備Er~(3+)摻雜Bi_2MoO_6光催化材料23
• 2.3.3 非晶態(tài)絡(luò)合法制備Er~(3+)摻雜Bi_2MoO_6光催化材料23
• 2.3.4 氧化石墨烯的合成23-24
• 2.3.5 Graphene-Bi_2MoO_6的合成24
• 2.4 實(shí)驗(yàn)原理24-25
• 2.4.1 溶劑熱法24
• 2.4.2 非晶態(tài)絡(luò)合法24-25
• 2.4.3 Hummers法25
• 2.5 催化劑的表征25-27
• 2.5.1 SEM分析25
• 2.5.2 XRD分析25-26
• 2.5.3 UV-Vis分析26
• 2.5.4 紫外漫反射26
• 2.5.5 氮吸附26-27
• 2.5.6 拉曼光譜分析27
• 2.5.7 熒光光譜27
• 2.6 光催化劑的性能評(píng)價(jià)27-30
• 2.6.1 確定羅丹明B的最大吸收波長(zhǎng)27-28
• 2.6.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制28-29
• 2.6.3 光催化實(shí)驗(yàn)方法29-30
• 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論30-60
• 3.1 鉬酸鉍光催化性能的表征30-40
• 3.1.1 催化劑的XRD分析30-33
• 3.1.1.1 不同反應(yīng)時(shí)間制備鉬酸鉍的XRD圖30-31
• 3.1.1.2 不同溶劑用量制備鉬酸鉍的XRD圖31
• 3.1.1.3 不同反應(yīng)物投加量制備鉬酸鉍的XRD圖31-32
• 3.1.1.4 煅燒和未煅燒鉬酸鉍的XRD圖32-33
• 3.1.2 催化劑的BET分析33-34
• 3.1.3 催化劑的SEM表征34-37
• 3.1.3.1 不同溶劑用量制備鉬酸鉍的SEM圖34-35
• 3.1.3.2 不同反應(yīng)物投加量制備鉬酸鉍的SEM圖35-36
• 3.1.3.3 煅燒和未煅燒的鉬酸鉍SEM圖36-37
• 3.1.4 催化劑的DRS表征37
• 3.1.5 鉬酸鉍催化劑的光催化效果37-39
• 3.1.5.1 不同反應(yīng)時(shí)間制備催化劑對(duì)光催化效果的影響38
• 3.1.5.2 未煅燒和煅燒鉬酸鉍催化劑對(duì)光催化效果的影響38-39
• 3.1.6 本小結(jié)結(jié)論39-40
• 3.2 水熱法制備Er~(3+)摻雜Bi_2MoO_6光催化材料40-45
• 3.2.1 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍光催化劑的表征40-44
• 3.2.1.1 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的XRD分析40-41
• 3.2.1.2 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的DRS分析41
• 3.2.1.3 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的PL分析41-42
• 3.2.1.4 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的SEM圖42-43
• 3.2.1.5 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的EDS圖43-44
• 3.2.2 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍光催化劑的影響44-45
• 3.3 非晶態(tài)絡(luò)合法制備Er~(3+)摻雜Bi_2MoO_6光催化材料45-52
• 3.3.1 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍光催化劑的表征45-50
• 3.3.1.1 不同煅燒溫度制備 γ-Bi_2MoO_6光催化劑的XRD圖譜45-46
• 3.3.1.2 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的XRD分析46-47
• 3.3.1.3 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的DRS分析47-48
• 3.3.1.4 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的PL分析48-49
• 3.3.1.5 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的SEM圖49-50
• 3.3.1.6 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍催化劑的EDS圖50
• 3.3.2 Er~(3+)摻雜鉬酸鉍光催化劑的影響50-52
• 3.3.3 本小結(jié)結(jié)論52
• 3.4 Graphene-Bi_2MoO_6光催化劑的表征52-60
• 3.4.1 G-Bi_2MoO_6復(fù)合物的結(jié)構(gòu)表征52-53
• 3.4.1.1 GO的XRD52-53
• 3.4.1.2 G-Bi_2MoO_6光催化劑的XRD53
• 3.4.2 G-Bi_2MoO_6復(fù)合物的形貌表征53-55
• 3.4.2.1 石墨烯的SEM53-54
• 3.4.2.2 G-Bi_2MoO_6的SEM54-55
• 3.4.3 G-Bi_2MoO_6復(fù)合物的拉曼光譜分析55-56
• 3.4.4 G-Bi_2MoO_6復(fù)合物的紫外可見(jiàn)漫反射56-57
• 3.4.5 G-Bi_2MoO_6復(fù)合物的光催化性能研究57-59
• 3.4.6 本小結(jié)結(jié)論59-60
• 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-66
• 附錄66

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本文編號(hào)：1013575