【摘要】：鈦酸鉍半導(dǎo)體因其特殊的電子能帶結(jié)構(gòu)以及良好的光催化性能已成為近年來(lái)光催化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),其合適的能帶結(jié)構(gòu)也成為復(fù)合材料的良好中間體,所以選用鈦酸鉍與其他半導(dǎo)體材料相結(jié)合來(lái)提高光催化性能。本論文通過(guò)自制靜電紡絲實(shí)驗(yàn)平臺(tái)制備出Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維,以其為基體,結(jié)合水熱法、沉淀沉積法分別制備了MoS_2/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)和Ag_3PO_4/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維,并采用XRD、SEM、TEM、PL譜、UV-vis光譜等表征手段對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了物相、組分、形貌及吸光性能的分析,對(duì)其光催化降解有機(jī)染料及光解水制氫性能進(jìn)行了研究,探討了不同捕獲劑對(duì)光催化反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中活性中間體的抑制作用大小,并對(duì)其動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下:(1)以五水硝酸鉍、鈦酸四丁酯、無(wú)水乙醇、N,N-二甲基亞酰胺、檸檬酸和聚乙烯吡咯烷酮為原料,通過(guò)靜電紡絲法制備了Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)前驅(qū)體復(fù)合纖維,煅燒得到Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維。研究了聚乙烯吡咯烷酮和紡絲電壓對(duì)可紡性的影響,煅燒溫度以及升溫速率對(duì)光催化性能的影響。結(jié)果表明,前驅(qū)體溶液的最佳聚乙烯吡咯烷酮的含量為0.107 g·mL-1,制備的Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)前驅(qū)體的復(fù)合纖維的最佳紡絲電壓為25 kV,煅燒前驅(qū)體纖維的優(yōu)選升溫速率為3℃·min-1,優(yōu)選煅燒溫度為500℃,優(yōu)選條件下制備的Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維具有多孔的形貌,以其為催化劑在模擬日光(800 W氙燈)照射下降解MO溶液40 min,MO的降解率可達(dá)97.6%。另選用對(duì)苯醌(BQ),異丙醇(IPA),乙二胺四乙酸二鈉(Na_2-EDTA)分別作為不同活性中間體的捕獲劑,證明以Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維為光催化劑降解MO的光催化機(jī)理為光生空穴機(jī)理。動(dòng)力學(xué)研究表明,以Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維為光催化劑降解MO的動(dòng)力學(xué)方程符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。以硫化鈉和亞硫酸鈉為犧牲試劑,在模擬日光(300 W氙燈)照射下光解水制氫反應(yīng)24 h,產(chǎn)氫量可達(dá)187.82μmol·g-1。(2)以五水硝酸鉍、鈦酸四丁酯、無(wú)水乙醇、N,N-二甲基亞酰胺、檸檬酸和聚乙烯吡咯烷酮為原料,通過(guò)靜電紡絲法制備了Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維;再以鉬酸鈉和硫代乙酰胺為原料,結(jié)合水熱法制備了MoS_2/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維。系統(tǒng)研究了MoS_2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)和水熱溫度對(duì)MoS_2/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維的光催化性能影響。結(jié)果表明:MoS_2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為12%,水熱溫度為200℃時(shí),可制備出最佳光催化性能的MoS_2/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維。在可見(jiàn)光下照射80 min,甲基橙的降解率達(dá)到98.37%。另選用對(duì)苯醌(BQ),異丙醇(IPA),乙二胺四乙酸二鈉(Na_2-EDTA)分別作為不同活性中間體的捕獲劑,證明以MoS_2/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維為光催化劑降解MO的光催化機(jī)理為光生空穴機(jī)理。以硫化鈉和亞硫酸鈉為犧牲試劑,在模擬日光下,反應(yīng)24 h,總產(chǎn)氫量可達(dá)402.68μmol·g-1。(3)以五水硝酸鉍、鈦酸四丁酯、無(wú)水乙醇、N,N-二甲基亞酰胺、檸檬酸和聚乙烯吡咯烷酮為原料,通過(guò)靜電紡絲法制備了Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維;在此條件下,以硝酸銀和磷酸氫二鈉為原料,結(jié)合沉淀沉積法制備了Ag_3PO_4/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維。系統(tǒng)研究了Ag_3PO_4與Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)的摩爾比對(duì)所制備產(chǎn)物的光催化性能影響。結(jié)果表明:當(dāng)Ag_3PO_4與Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)的摩爾比為1:1時(shí),可制備出最佳光催化性能的Ag_3PO_4/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維,在可見(jiàn)光下照射6 min,亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)到97.8%。另選用對(duì)苯醌(BQ),異丙醇(IPA),乙二胺四乙酸二鈉(Na_2-EDTA)分別作為不同活性中間體的捕獲劑,證明以Ag_3PO_4/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維為光催化劑降解MB的光催化機(jī)理為光生空穴機(jī)理。動(dòng)力學(xué)研究表明,以Ag_3PO_4/Bi_(12)TiO_(20)/Bi_4Ti_3O_(12)復(fù)合納米纖維為光催化劑降解MB的動(dòng)力學(xué)方程符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2424662