鐵酸鉍功能納米化光催化材料的制備及性能研究
發(fā)布時間：2020-12-17 22:47
半導體光催化技術可以利用半導體光催化材料吸收光波能量而產生具有氧化還原性質的電子-空穴對（e--h+）,實現(xiàn)水體凈化、光解水制氫、能量儲存等,受到了人們的廣泛關注,為解決能源危機和環(huán)境污染問題提供了一種有效途徑。然而,半導體光催化劑依舊存在著一些弊端,如光生電子-空穴容易在表面復合,對有機污染物的光降解性能相對較差;其次,大多數(shù)半導體光催化劑帶隙較寬,電子躍遷困難;最后,光催化材料的比表面積較小,尺寸達到納米或微米級別時容易發(fā)生團聚,導致光生載流子復合。因此,設計開發(fā)新型高效清潔且具有強烈可見光響應的光催化材料,提高光能利用率是目前半導體光催化領域亟待解決的關鍵問題。鐵酸鉍（BiFeO3,BFO）是一種具有鈣鈦礦結構（通式ABO3）的多鐵性材料,具有遠高于室溫的鐵電居里溫度（Tc=820℃）和反鐵磁奈爾溫度（Tn=370℃）,室溫下表現(xiàn)出明顯的鐵電有序和反鐵磁有序等特性,在過去的幾年里引起了研究者的廣泛興趣,已廣泛用于數(shù)字存儲器件、自旋電子學、磁電感應設備以及多形態(tài)記憶等領域。...
【文章來源】：山東理工大學山東省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
（a）常見半導體光催化劑的帶隙和（b）太陽能波長分布圖
碩士學位論文 第一章 污物徹底分解為二氧化碳與水，同時光催化材料自身無損耗，被1 世紀環(huán)境凈化領域的革命性突破，被譽為“當今世界最理想的環(huán)況下，半導體的能帶結構是由一個充滿電子的低能價帶和一個空，它們之間由禁帶分開。當被能量大于或等于禁帶寬度的光照射帶上的電子(e-)被激發(fā)，越過禁帶進入導帶，同時在價帶上產生。光生電子和空穴在向半導體粒子表面遷移的過程中(如圖 1-2 所于半導體粒子的能帶間缺少連續(xù)區(qū)域，從而使它們具有較充足的導體催化劑表面上的物質發(fā)生氧化還原反應，或被表面晶格缺面，它們在粒子內部或表面有直接復合的可能性，而載流子的復催化反應的量子效率，因此當復合占主導地位時，光催化反應的低。因此，尋找一種具有合適帶隙結構的半導體材料以促進光生效分離與遷移是非常必要的。
鈣鈦礦結構晶胞示意圖；（b）BFO XRD 衍射圖；（c）BFO 的構和（d）G 型反鐵磁序 BFO 的的 Fe3+的磁矩[12] (a) Schematic presentation of ABO3cubic perovskite structure; (b) X (c) structure of BFO in terms of hexagonal frame of reference and (dantiferromagnetic ordering of the Fe3+magnetic moments in BFO[12況下，具有鈣鈦礦型結構(通式 ABO3，結構如圖 1-3(a))的為面心立方結構，空間群為 Pm3m。此時，位于晶體 8 個或二價金屬，位于晶體中心的原子 B 代表四價或五價的代表氧原子。在晶體體系中，A 原子與氧原子形成 12 配 6 配位形成 BO6八面體，氧原子位于面心位置，其周圍 A 原子(如圖 1-3(c))，KNbO3、BaTiO3、NaTaO3等均屬于體結構為一種特殊化鈣鈦礦型結構，表現(xiàn)為菱形失配，空))。研究表明，BFO 的 R3c 空間群是在 Pm3m 基礎上，通向扭曲演變而來[16]。首先，Bi3+和 Fe3+的極化偏移矢量
【參考文獻】：
期刊論文
[1]磷酸銀納米結構的調控及其光催化性能研究[J]. 蔡維維,李蛟,何靜,王衛(wèi)偉. 無機材料學報. 2017(03)
[2]Power loss reduction of distribution systems using BFO based optimal reconfiguration along with DG and shunt capacitor placement simultaneously in fuzzy framework[J]. M.Mohammadi,A.Mohammadi Rozbahani,S.Bahmanyar. Journal of Central South University. 2017(01)
[3]磁電多鐵性材料的寵兒:鐵酸鉍（BiFeO3）研究進展的十年回顧[J]. 姚攜菲,張金星. 物理. 2014(04)
[4]國際戰(zhàn)略視野下的能源與環(huán)境問題[J]. 馬小軍. 當代世界. 2011(10)
[5]多鐵性材料:過去、現(xiàn)在、未來[J]. 董帥,劉俊明. 物理. 2010(10)
[6]鍶摻雜對鈣鈦礦型氧化物LaMnO3電催化性能的影響研究[J]. 胡婕,邵光杰,黃浩,史冊,邢廣忠. 中國稀土學報. 2008(03)
博士論文
[1]鐵電材料的光學及輸運性質的研究和應用[D]. 顧俊星.中國科學院大學(中國科學院物理研究所) 2017
碩士論文
[1]BiFeO3及BiOBr納米光催化劑的制備及光催化還原Cr（Ⅵ）[D]. 周曉玲.南昌航空大學 2013
本文編號：2922839
【文章來源】：山東理工大學山東省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
（a）常見半導體光催化劑的帶隙和（b）太陽能波長分布圖
碩士學位論文 第一章 污物徹底分解為二氧化碳與水，同時光催化材料自身無損耗，被1 世紀環(huán)境凈化領域的革命性突破，被譽為“當今世界最理想的環(huán)況下，半導體的能帶結構是由一個充滿電子的低能價帶和一個空，它們之間由禁帶分開。當被能量大于或等于禁帶寬度的光照射帶上的電子(e-)被激發(fā)，越過禁帶進入導帶，同時在價帶上產生。光生電子和空穴在向半導體粒子表面遷移的過程中(如圖 1-2 所于半導體粒子的能帶間缺少連續(xù)區(qū)域，從而使它們具有較充足的導體催化劑表面上的物質發(fā)生氧化還原反應，或被表面晶格缺面，它們在粒子內部或表面有直接復合的可能性，而載流子的復催化反應的量子效率，因此當復合占主導地位時，光催化反應的低。因此，尋找一種具有合適帶隙結構的半導體材料以促進光生效分離與遷移是非常必要的。
鈣鈦礦結構晶胞示意圖；（b）BFO XRD 衍射圖；（c）BFO 的構和（d）G 型反鐵磁序 BFO 的的 Fe3+的磁矩[12] (a) Schematic presentation of ABO3cubic perovskite structure; (b) X (c) structure of BFO in terms of hexagonal frame of reference and (dantiferromagnetic ordering of the Fe3+magnetic moments in BFO[12況下，具有鈣鈦礦型結構(通式 ABO3，結構如圖 1-3(a))的為面心立方結構，空間群為 Pm3m。此時，位于晶體 8 個或二價金屬，位于晶體中心的原子 B 代表四價或五價的代表氧原子。在晶體體系中，A 原子與氧原子形成 12 配 6 配位形成 BO6八面體，氧原子位于面心位置，其周圍 A 原子(如圖 1-3(c))，KNbO3、BaTiO3、NaTaO3等均屬于體結構為一種特殊化鈣鈦礦型結構，表現(xiàn)為菱形失配，空))。研究表明，BFO 的 R3c 空間群是在 Pm3m 基礎上，通向扭曲演變而來[16]。首先，Bi3+和 Fe3+的極化偏移矢量
【參考文獻】：
期刊論文
[1]磷酸銀納米結構的調控及其光催化性能研究[J]. 蔡維維,李蛟,何靜,王衛(wèi)偉. 無機材料學報. 2017(03)
[2]Power loss reduction of distribution systems using BFO based optimal reconfiguration along with DG and shunt capacitor placement simultaneously in fuzzy framework[J]. M.Mohammadi,A.Mohammadi Rozbahani,S.Bahmanyar. Journal of Central South University. 2017(01)
[3]磁電多鐵性材料的寵兒:鐵酸鉍（BiFeO3）研究進展的十年回顧[J]. 姚攜菲,張金星. 物理. 2014(04)
[4]國際戰(zhàn)略視野下的能源與環(huán)境問題[J]. 馬小軍. 當代世界. 2011(10)
[5]多鐵性材料:過去、現(xiàn)在、未來[J]. 董帥,劉俊明. 物理. 2010(10)
[6]鍶摻雜對鈣鈦礦型氧化物LaMnO3電催化性能的影響研究[J]. 胡婕,邵光杰,黃浩,史冊,邢廣忠. 中國稀土學報. 2008(03)
博士論文
[1]鐵電材料的光學及輸運性質的研究和應用[D]. 顧俊星.中國科學院大學(中國科學院物理研究所) 2017
碩士論文
[1]BiFeO3及BiOBr納米光催化劑的制備及光催化還原Cr（Ⅵ）[D]. 周曉玲.南昌航空大學 2013
本文編號：2922839
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