【摘要】：針對當前光催化技術領域中光催化劑存在光催化效率低,太陽能利用低以及成本過高等關鍵問題,圍繞著開發(fā)高效,低成本,光響應范圍寬這一目標來合成新型的光催化劑,選用鉍基作為載體進行半導體光催化劑的負載,以光催化劑的性能為導向來進行一系列復合鉍基異質結光催化劑的設計合成,使光催化劑性能能夠得到一定程度的改進與提高。本論文主要的研究的內容如下:1.通過對溶膠凝膠法制備工藝的優(yōu)化改進,成功制備出了BiFeO_3納米光催化材料;以L-半胱氨酸為硫源通過原位合成法在BiFeO_3表面生成Bi_2S_3,合成的Bi_2S_3/BiFeO_3異質結光催化材料具有納米球形花狀結構。在可見光下反應60分鐘,異質結復合材料能夠對目標降解物孔雀石綠實現(xiàn)完全光降解。由于Bi_2S_3在BiFeO_3表面的成功負載,使得到的光催化劑性能得到了提高,對有機污染物的光催化降解效果明顯。在實驗中對光催化劑的生長機理以及光催化作用機理進行了詳細闡述。因此,在環(huán)境污染治理中將具有廣泛的應用前景。2.通過優(yōu)化溶膠凝膠法制備工藝制備出了g-C_3N_4/BiFeO_3異質結復合光催化材料;合成并表征了g-C_3N_4/BiFeO_3納米復合材料,由于g-C_3N_4和BiFeO_3的有效復合,g-C_3N_4優(yōu)良電子輸運特性,能夠有效的轉移光生載流子,可以提高光生電子和光生空穴的分離效率,并且拓寬了光的響應范圍。該異質結材料在處理難降解有機污染物雙酚A方面表現(xiàn)出巨大的應用潛力。3.以三聚氰胺為原料通過高溫裂解法制備出的g-C_3N_4納米材料;以乙二醇甲醚為溶劑采用溶劑熱法合成g-C_3N_4/BiVO_4異質結材料,并表征了該異質結材料。結果表明該材料具有多孔球形結構,由于g-C_3N_4的優(yōu)良的光生載流子輸運特性,能夠提高光生電子和光生空穴的分離效率,增強g-C_3N_4/BiVO_4的可見光催化性能,在可見光下能夠在40分鐘內完全降解100ml 20mg/l孔雀石綠溶液,為該材料在實際中的應用提供了可能。
[Abstract]:Aiming at the key problems of low photocatalytic efficiency, low utilization of solar energy and high cost in the field of photocatalytic technology at present, a new type of photocatalyst is synthesized by focusing on the development of high efficiency, low cost and wide range of light response. A series of composite bismuth based heterojunction photocatalysts were designed and synthesized by using bismuth as the carrier to support the semiconductor photocatalyst and the performance of the photocatalyst was guided. The photocatalyst performance could be improved and improved to a certain extent. The main contents of this thesis are as follows: 1. Through the optimization and improvement of the preparation process of sol-gel method, BiFeO_3 nano-photocatalytic materials were successfully prepared. Using L-cysteine as sulfur source, Bi_2S_3/BiFeO_3 heterojunction photocatalytic materials synthesized by in situ synthesis of Bi_2S_3, on the surface of BiFeO_3 have nano-spherical flower-like structure. Under visible light for 60 minutes, the heterojunction composite could achieve complete photodegradation of the target degradation malachite green. Due to the successful loading of Bi_2S_3 on the surface of BiFeO_3, the photocatalytic performance of the obtained photocatalyst was improved, and the photocatalytic degradation of organic pollutants was obvious. The growth mechanism and photocatalytic mechanism of photocatalyst were discussed in detail. Therefore, in the environmental pollution treatment will have a wide range of application prospects. 2. G-C_3N_4/BiFeO_3 heterojunction composite photocatalytic materials were prepared by optimizing the sol-gel method, and g-C_3N_4/BiFeO_3 nanocomposites were synthesized and characterized. Due to the excellent electron transport characteristics of g-C_3N_4 and BiFeO_3, the photogenerated carriers can be effectively transferred. It can improve the separation efficiency of photogenerated electrons and holes, and widen the response range of light. The heterojunction material shows great application potential in the treatment of refractory organic pollutant bisphenol A. G-C_3N_4 nanocrystals were prepared by pyrolysis of melamine and g-C_3N_4/BiVO_4 heterojunction materials were synthesized by solvothermal method using ethylene glycol methyl ether as solvent and characterized. The results show that the material has porous spherical structure. Because of the excellent photogenerated carrier transport characteristics of g-C_3N_4, the separation efficiency of photogenerated electrons and photogenerated holes can be improved, and the visible photocatalytic performance of g-C_3N_4/BiVO_4 can be enhanced. The 100ml 20mg/l malachite green solution can be completely degraded in 40 minutes under visible light, which makes it possible for the material to be applied in practice.
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36

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本文編號：2216516