本文選題：溴氧化鉍 + 暴露面積�。� 參考：《江南大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)環(huán)境問(wèn)題十分嚴(yán)峻,各種環(huán)境污染事件層出不窮,且損害程度越來(lái)越大。光催化氧化技術(shù)作為一種新型的環(huán)境友好型治理技術(shù)由于具有明顯的節(jié)能、高效、穩(wěn)定、無(wú)二次污染等多重優(yōu)勢(shì),吸引了大眾的目光。雖然在過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間里,大量的研究都集中在開發(fā)和優(yōu)化新型光催化材料上,但是大部分光催化材料仍然存在活性晶面暴露面積小,光吸收范圍窄及電子-空穴分離效率低等弊端,從而限制了它的廣泛應(yīng)用。鹵氧化鉍光催化材料因其可調(diào)節(jié)的層狀結(jié)構(gòu),并且具有從紫外光到可見光優(yōu)異的光吸收能力,研究?jī)r(jià)值很高。本文致力于合成出高效的鹵氧化鉍光催化材料,同時(shí)對(duì)其進(jìn)行光催化性能研究,并以提高單位體積活性晶面暴露面積,構(gòu)筑少層固溶體結(jié)構(gòu)和原位還原Bi形成Bi/BiOI復(fù)合光催化劑三種不同方式來(lái)調(diào)控鹵氧化鉍光催化活性。具體內(nèi)容如下:1.采用溶劑熱法合成了一系列不同尺寸的BiOBr納米片樣品。以羅丹明B,甲基橙和苯酚為目標(biāo)降解物,在可見光照射下,研究了BiOBr光催化劑{001}晶面暴露比和尺寸對(duì)性能的影響規(guī)律,結(jié)果表明,具有相似{001}晶面暴露比、不同尺寸的BiOBr納米片表現(xiàn)出不同的光催化性能,尺寸小的BiOBr表現(xiàn)出更加高效的光催化性能。并且長(zhǎng)度和厚度方向上的尺寸對(duì)光催化性能有不同的影響,厚度對(duì)光催化性能的影響大于長(zhǎng)度對(duì)光催化性能的影響。此外,通過(guò)分析厚度與單位體積{001}晶面暴露面積、以及單位體積{001}晶面暴露面積和{001}晶面暴露比之間的關(guān)系,得出厚度影響光催化性能的本質(zhì)原因是厚度可以改變參與光催化反應(yīng)的BiOBr納米片單位體積暴露的活性{001}晶面面積大小,并且單位體積{001}晶面暴露面積在0.022 nm-1到0.111 nm-1的范圍內(nèi),與光催化降解速率常數(shù)k呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。因此,BiOBr納米片的光催化性能是由單位體積暴露的活性{001}晶面面積而不是{001}晶面暴露比來(lái)控制的。2.利用單位體積活性晶面暴露面積和特殊固溶體結(jié)構(gòu)對(duì)光催化性能的協(xié)同作用,采用溶劑熱法制備了少層BiOClxBr1-x固溶體納米結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)BiOClxBr1-x的物相和形貌表征,確定所合成的樣品是少層固溶體BiOClxBr1-x納米結(jié)構(gòu),而非BiOCl和BiOBr復(fù)合物,同時(shí)得出所合成的固溶體納米片的厚度在6 nm以內(nèi),且高度暴露{001}晶面。通過(guò)對(duì)一系列不同比例的BiOClxBr1-x固溶體進(jìn)行帶隙和價(jià)帶頂位置分析,發(fā)現(xiàn)隨著x值的增加,固溶體帶隙值逐漸增加,價(jià)帶頂位置逐漸升高,表明BiOClxBr1-x固溶體帶隙和價(jià)帶頂位置具有可調(diào)節(jié)性。在可見光照射下,以羅丹明B和甲基橙為降解對(duì)象,發(fā)現(xiàn)當(dāng)x=0.4時(shí),BiOCl0.4Br0.6表現(xiàn)出最佳的光催化性能。此外,通過(guò)對(duì)比不同厚度BiOCl0.4Br0.6固溶體對(duì)羅丹明B和甲基橙的降解性能,發(fā)現(xiàn)片層薄的少層BiOCl0.4Br0.6固溶體光催化性能明顯優(yōu)于片層較厚的BiOCl0.4Br0.6固溶體。3.以Bi(NO_3)_3·5H_2O作為鉍源,Na I為碘源,小分子葡萄糖為還原劑,蒸餾水為溶劑,水熱法原位還原鉍離子得到Bi/BiOI復(fù)合光催化劑。通過(guò)對(duì)所合成的復(fù)合光催化劑的物相、形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究,得出所合成的復(fù)合光催化劑為片層狀結(jié)構(gòu),金屬Bi是以顆粒的形式負(fù)載在BiOI納米片上,且Bi/BiOI復(fù)合光催化劑的最佳合成溫度為160 oC,反應(yīng)時(shí)間6 h,葡萄糖的用量為0.8 g。以羅丹明B為降解對(duì)象,對(duì)所制備樣品在可見光下的光催化活性進(jìn)行評(píng)價(jià),并考察了水熱反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及葡萄糖用量對(duì)所制備的Bi/BiOI光催化性能的影響。研究結(jié)果表明,當(dāng)反應(yīng)溫度為160 oC,反應(yīng)時(shí)間6 h,葡萄糖的用量為0.8 g,Bi/BiOI復(fù)合光催化劑的光催化性能最佳。
[Abstract]:Since twenty-first Century, environmental problems in China are very severe, and all kinds of environmental pollution events emerge in endlessly, and the degree of damage is increasing. As a new environmental friendly treatment technology, photocatalytic oxidation technology has attracted the public's attention because of its obvious advantages of energy saving, high efficiency, stability and no two pollution. In time, a large number of studies have focused on the development and optimization of new photocatalytic materials, but most of the photocatalytic materials still have the disadvantages of small exposure area of active crystal surface, narrow light absorption range and low electron hole separation efficiency, thus limiting its wide application. And with excellent light absorption capacity from ultraviolet to visible light, the research value is very high. This paper is devoted to the synthesis of high efficient bismuth halide photocatalytic materials, at the same time to study the photocatalytic properties of the photocatalyst, and to improve the surface area of the unit volume active crystal surface, to construct the structure of small solid solution and to form the in situ reduction of Bi to form Bi/BiOI composite light The photocatalytic activity of bismuth halide is regulated in three different ways. The specific content is as follows: 1. a series of BiOBr nanoscale samples with different sizes are synthesized by solvent heat method. The target degradation products are Luo Danming B, methyl orange and phenol, and the exposure ratio of BiOBr photochemical agent {001} surface and the effect of size on the properties are studied under visible light. The results show that the BiOBr nanometers with similar {001} surface exposure ratio have different photocatalytic properties, and the smaller size BiOBr shows more efficient photocatalytic performance. And the size of the length and thickness direction has different effects on the photocatalytic performance, and the thickness has more influence on the photocatalytic performance than the length. In addition, the relationship between the exposure area of the thickness and unit volume of {001} crystal surface, and the relationship between the exposure area of the unit volume {001} crystal surface and the {001} surface exposure ratio are analyzed. The essential reason that the thickness affects the photocatalytic performance is that the thickness can change the unit volume exposure of the BiOBr nanometers involved in the photocatalytic reaction. The size of the active {001} surface area, and the exposure area of the unit volume {001} crystal surface from 0.022 nm-1 to 0.111 nm-1, has a good linear relationship with the photocatalytic degradation rate constant K. Therefore, the photocatalytic performance of the BiOBr nanoscale is controlled by the active {001} surface area exposed by unit volume rather than the exposure ratio of the {001} surface. .2. uses the synergistic effect of the unit volume active crystal surface area and the special solid solution structure on the photocatalytic performance. The solvothermal method is used to prepare the nanoscale BiOClxBr1-x solid solution nanostructures. By characterization of the phase and morphology of BiOClxBr1-x, the synthesized samples are small layers of solid solution BiOClxBr1-x nanostructures, not BiOCl and Bi. At the same time, the OBr composite was found to be less than 6 nm and highly exposed to the {001} crystal surface. Through the analysis of the band gap and the position of the valence band top of a series of different BiOClxBr1-x solid solutions, it was found that the band gap value of the solid solution increased gradually with the increase of x value, and the position of the valence band increased gradually, indicating BiOClxBr1-x. The band gap of solid solution and the position of valence band top are adjustable. Under visible light, rhodamine B and methyl orange are degraded. When x=0.4, BiOCl0.4Br0.6 shows the best photocatalytic performance. In addition, by comparing the degradation properties of BiOCl0.4Br0.6 solid solution of different thickness to rhodamine B and methyl orange, the thin layer of thin layer B is found. The photocatalytic performance of iOCl0.4Br0.6 solid solution is better than that of thick BiOCl0.4Br0.6 solid solution.3. with Bi (NO_3) _3. 5H_2O as a bismuth source, Na I as iodine source, small molecule glucose as reducing agent, distilled water as solvent, and in situ reduction of bismuth ions by hydrothermal method to obtain Bi/BiOI compound photocatalyst. The composite photocatalyst synthesized is lamellar structure, and the metal Bi is loaded on BiOI nanoparticles in the form of particles, and the optimum synthesis temperature of the Bi/BiOI composite photocatalyst is 160 oC, the reaction time is 6 h, the dosage of glucose is 0.8 g., and the Luo Danming B is degraded, and the prepared samples are visible. The photocatalytic activity under light was evaluated, and the effects of the reaction temperature, time and amount of glucose on the photocatalytic properties of Bi/BiOI were investigated. The results showed that the photocatalytic performance of the Bi/BiOI complex photocatalyst was the best when the reaction temperature was 160 oC, the reaction time was 6 h, the dosage of glucose was 0.8 g.
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36

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本文編號(hào)：2006715