本文關(guān)鍵詞：新型光催化劑鐵酸鉍的制備與改性及其光催化性能研究

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【摘要】：光催化技術(shù)被認(rèn)為是解決能源短缺和環(huán)境污染的具有很大前景的技術(shù)之一。近年來(lái),研究者普遍認(rèn)為,BiFeO_3(BFO)這種半導(dǎo)體材料在光催化方面有一定的前景,因此受到了廣泛關(guān)注。然而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,BFO有著光生電子空穴分離效率不高、易復(fù)合以及在光催化反應(yīng)中活性位點(diǎn)不足等問(wèn)題。因此本文首先通過(guò)改進(jìn)后的水熱法制備了純相BFO,然后通過(guò)浸漬法對(duì)其進(jìn)行了不同的改性,并且深入探索了改性后的光催化性能及背后的光催化機(jī)理。主要工作如下:1.水熱法制備BiFeO_3顆粒及表征本論文結(jié)合傳統(tǒng)的共沉淀法和水熱法,加入了篩分的步驟,改進(jìn)了工藝來(lái)制備純相BiFeO_3光催化材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制備的純相BiFeO_3具有較好的結(jié)晶性,帶寬相對(duì)較小,具有潛在的光吸收性能優(yōu)勢(shì),能夠有效地響應(yīng)可見(jiàn)光。在可見(jiàn)光下,對(duì)甲基橙染料的降解效率約為15%。2.CuO/BiFeO_3異質(zhì)結(jié)復(fù)合催化劑的制備及性能評(píng)價(jià)采用濕浸漬法,我們首次成功地合成了一種新型的p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)CuO/BiFeO_3復(fù)合光催化劑。這種異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在可見(jiàn)光下降解甲基橙染料的活性明顯高于純相BiFeO_3和CuO,而且當(dāng)CuO的負(fù)載量增加到15wt%時(shí),光降解效率達(dá)到了50%,是純相BiFeO_3和CuO降解效率的3倍多。我們認(rèn)為復(fù)合光催化劑催化性能的提高主要?dú)w結(jié)為CuO和BiFeO_3復(fù)合后界面處形成的p-n異質(zhì)結(jié)促進(jìn)光生電子空穴的分離和遷移,進(jìn)而改善了光降解性能。3.Pt/BiFeO_3復(fù)合光催化劑的制備、表征及降解機(jī)理分析采用濕浸漬法,我們首次成功地在BiFeO_3顆粒表面沉積了不同含量的貴金屬助催化劑Pt納米顆粒。SEM及TEM圖片顯示顆粒呈類球狀,平均尺寸為10 nm,分散程度較好。負(fù)載Pt顆粒之后,光催化降解甲基橙的效率有了很大的提升,其中性能最佳的1.0 wt%Pt/BFO催化降解甲基橙的性能是純相BiFeO_3的5倍左右。而且Pt/BFO復(fù)合光催化劑的化學(xué)穩(wěn)定性較好。結(jié)合電子順磁共振波普分析(EPR,Electron Paramagnetic Resonance)和捕獲實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)降解過(guò)程中的主要活性物質(zhì)為超氧自由基,負(fù)載助催化劑之后性能的提升主要是由于BiFeO_3和Pt納米顆粒接觸的界面處形成的肖特基勢(shì)壘促進(jìn)了電荷的遷移,提高了載流子的分離效率。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;O644.1

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