本文關鍵詞：基于靜電紡絲法制備一維納米光催化材料及其性能研究

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【摘要】：環(huán)境問題是21世紀人類面臨的重大問題之一,開發(fā)無毒、成本低廉、可見光性能良好的光催化劑成為解決環(huán)境問題的首要任務,Bi基催化劑具有制備簡便、光譜響應范圍廣、能帶結構利于調控等優(yōu)勢被認為是一類非常有潛力的光催化劑,而靜電紡絲技術作為一種大面積一維納米材料制備技術由于其諸多優(yōu)點而被廣泛采用。本文采用靜電紡絲技術為材料制備手段,著眼于Bi基光催化材料,研究金屬離子摻雜、表面修飾、以及復合結構對光催化性能的影響。主要包括以下幾項工作:(1)采用靜電紡絲法制備了不同F(xiàn)e濃度摻雜的Bi2Ti2O7(Fe-BTO)納米纖維,采用SEM、TEM研究了Fe-BTO納米纖維的表面形貌和內部結構;采用XRD、HRTEM研究了Fe-BTO納米纖維的相結構,考察了Fe濃度對Fe-BTO相結構、光吸收等影響。結果表明,Fe離子的引入可以有效拓寬Bi2Ti2O7的光響應范圍,還能形成電荷捕獲中心,促進電荷分離。(2)采用靜電紡絲法并結合不同的煅燒工藝制備出了Bi修飾的TiO_2多孔納米纖維;通過SEM、TEM考察了Bi@TiO_2材料的形貌,并通過不同的Bi含量對形貌的影響提出了Bi@TiO_2材料在制備過程中的形貌演化機理;光催化結果顯示,Bi修飾后的TiO_2光催化材料具有提高可見光和紫外光催化性能的作用,這是由于Bi金屬的貴金屬特性和半金屬特征。在紫外光照射下Bi可以作為光生電子接收中心;而在可見光照射時,金屬Bi和具有氧空位的TiO_2之間可以相互協(xié)同,提高光催化性能。(3)利用靜電紡絲法制備了Bi摻雜的CNFs,并利用水熱合成法在Bi@CNFs表面生長BiOI,研究了Bi在CNFs內部的存在形式以及其對BiOI生長的影響;其次,通過可見光催化實驗,瞬態(tài)光電流和交流阻抗等研究了Bi摻雜對光催化性能的影響,Bi的存在一方面加強了界面間的連接緊密程度,另一方面則促進了界面間電子傳遞過程,有效促進了催化劑的電荷分離,從而提高了光催化性能。
【關鍵詞】：光催化 靜電紡絲 一維材料 Bi基化合物
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ340.64
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 納米光催化技術簡介10-14
• 1.2.1 半導體光催化技術基本原理11-12
• 1.2.2 提高光催化材料催化性能的途徑12-14
• 1.3 靜電紡絲技術簡介14-16
• 1.4 Bi基光催化材料研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本論文選題的目的和意義17-18
• 2 實驗部分18-24
• 2.1 試劑和儀器18-19
• 2.1.1 實驗藥品與試劑18-19
• 2.1.2 實驗儀器19
• 2.2 樣品的測試及表征方法19-24
• 2.2.1 X射線粉末衍射測試19-20
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡測試20
• 2.2.3 透射電子顯微鏡測試20-21
• 2.2.4 X射線光電子能譜測試21
• 2.2.5 紫外可見吸收光譜測試21-22
• 2.2.6 光電化學測試22-24
• 3 Fe摻雜Bi_2Ti_2O_7光催化材料的制備及性能研究24-34
• 3.1 引言24-25
• 3.2 實驗部分25-26
• 3.2.1 Fe-BTO光催化材料的制備25
• 3.2.2 光催化性能測試25-26
• 3.3 結果與分析26-32
• 3.3.1 Fe-BTO樣品的形貌分析26-28
• 3.3.2 Fe-BTO樣品的相分析28-29
• 3.3.3 Fe-BTO樣品的光催化性能研究29
• 3.3.4 Fe-BTO樣品的光吸收性能分析29-30
• 3.3.5 Fe-BTO樣品的光致發(fā)光性能分析30-31
• 3.3.6 Fe-BTO樣品的光催化機理研究31-32
• 3.4 本章小結32-34
• 4 Bi顆粒修飾氧化鈦光催化材料的制備及性能研究34-46
• 4.1 引言34-35
• 4.2 實驗部分35-36
• 4.2.1 樣品的制備35
• 4.2.2 催化性能測試35-36
• 4.2.3 光電化學測試36
• 4.3 結果與分析36-45
• 4.3.1 Bi@TiO_2納米纖維的形貌分析36-40
• 4.3.2 H_2處理前后各樣品的相分析40-41
• 4.3.3 樣品的光催化性能研究41-42
• 4.3.4 紫外-可見吸收分析42-43
• 4.3.5 光電流分析43-44
• 4.3.6 光催化機理分析44-45
• 4.4 本章小結45-46
• 5 BiOI/Bi@CNFs光催化材料的制備及性能研究46-58
• 5.1 引言46-47
• 5.2 實驗部分47-48
• 5.2.1 樣品的制備47
• 5.2.2 光催化性能測試47-48
• 5.2.3 光電化學測試48
• 5.3 結果與分析48-57
• 5.3.1 BiOI/Bi@CNFs系列樣品的形貌分析48-52
• 5.3.2 樣品的相結構分析52-54
• 5.3.3 光催化性能研究54-55
• 5.3.4 瞬態(tài)光電流和交流阻抗分析55-56
• 5.3.5 光催化機理及重復性分析56-57
• 5.4 本章小結57-58
• 6 結論與展望58-60
• 6.1 結論58
• 6.2 展望58-60
• 致謝60-62
• 參考文獻62-68
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文及取得的研究成果68-69

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