本文關(guān)鍵詞：鉍系異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑制備、表征及其性能研究

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【摘要】：光催化技術(shù)在解決環(huán)境污染方面具有巨大的潛能。而最具有代表性的TiO_2由于禁帶寬,量子效率低,在實際應(yīng)用研究中受到了限制。鉍系化合物因帶隙窄,光吸收能力好,能夠在可見光范圍展現(xiàn)出良好的光催化氧化活性。在鉍系半導體光催化材料中,(BiO)_2CO_3屬于典型sillén構(gòu)象材料。(BiO)_2CO_3中Bi原子的6s軌道和O原子的2p軌道雜化,其雜化作用促使原來價帶形成連續(xù)價帶,使半導體的帶隙變窄,有效提高了其可見光的吸收能力。另外,(BiO)~(2+)層和CO_3~(2-)層交替排列,該交替排列的層與層間更有利于光生載流子的傳輸,因此,(BiO)_2CO_3在光催化領(lǐng)域中具有重要的研究價值。本文通過(BiO)_2CO_3的水熱合成、摻雜及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建等研究,探索提高(BiO)_2CO_3可見光的光催化活性的有效途徑。主要研究內(nèi)容如下:(1)選取Bi(NO_3)·5H_2O和Na_2CO_3為制備(BiO)_2CO_3原料,采用水熱法并通過改變水熱時間、水熱溫度和反應(yīng)溶液的pH得到制備樣品的最佳條件。研究結(jié)果得出,水熱時間為2 h,水熱溫度為140℃,反應(yīng)溶液pH為9.9時,制備的樣品光催化活性最好,通過模擬太陽光照射,對活性艷藍染料的降解率達86.1%(2)選取硫代乙酰胺(TAA)為硫源,采用液相硫化法制備出S摻雜的具有異質(zhì)結(jié)的Bi_2S_3/(BiO)_2CO_3復合催化劑。研究了元素S/Bi的不同摩爾比的投加量對催化劑的形貌和光催化性能的影響,并選用多種技術(shù)方法對該樣品的活性、結(jié)構(gòu)和形貌進行系統(tǒng)分析。研究結(jié)果得出,元素S/Bi的最佳摩爾比為0.15,催化劑仍呈片狀,通過光照對活性艷藍進行活性測試,得出樣品具有非常好的光催化活性,對染料的降解率達95%。(3)由L-半胱氨酸提供氮源和硫源,采用水熱法制備出N摻雜的具有異質(zhì)結(jié)Bi_2S_3/(BiO)_2CO_3復合催化劑。研究了L-半胱氨酸的用量對該復合光催化劑的形貌和光催化活性的影響,并選用多種檢測技術(shù)對該催化劑活性、結(jié)構(gòu)和形貌進行系統(tǒng)分析。研究結(jié)果表明,當L-半胱氨酸用量小于0.6 mmol時,該復合催化劑呈片狀,等于或大于0.6 mmol時,呈大小均勻的分層的花狀,且用量為0.6 mmol時光催化活性最好,在模擬太陽光照射下,對活性艷藍染料的去除率達98.4%。(4)以(NH)_4Mo_7O_(24)·4H_2O為Mo源,采用水熱法制備出具有異質(zhì)結(jié)的復合催化劑Bi_2MoO_6/(BiO)_2CO_3。研究了Mo元素和Bi元素的不同摩爾比對該復合催化劑的形貌和光催化活性的影響,并選用多種檢測技術(shù)對該催化劑的活性、結(jié)構(gòu)和形貌進行系統(tǒng)分析。研究結(jié)果表明,隨著Mo引入量增加,該復合催化劑納米片晶體沿{001}面逐漸生長,納米片厚度逐漸增大。通過對染料的活性測試得到元素Mo/Bi的最佳摩爾比為0.14,通過模擬太陽光照射,樣品對活性艷藍染料的降解率達91%。
【學位授予單位】：大連工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703;O643.36

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 盧遠剛;楊迎春;葉芝祥;劉盛余;;氮摻雜Bi_2O_3光催化劑的制備及其可見光催化性能[J];無機材料學報;2012年06期

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3 魏平玉;楊青林;郭林;;鹵氧化鉍化合物光催化劑[J];化學進展;2009年09期

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本文編號：1177016