近年來,由能源短缺和工業(yè)污染造成的系列環(huán)境問題已引發(fā)全球范圍內科學家的熱切關注。半導體光催化技術作為一種新型的技術手段能夠有效地解決能源與環(huán)境污染危機,因此也受到了科學家們越來越多的關注。半導體光催化技術可以應用于水裂解制備氫氣和氧氣、滅活細菌、污染物降解以及有機催化反應等領域,因此也被認為是一種綠色環(huán)保的技術。在眾多半導體材料中,鈮基半導體催化劑因其能隙結構易調控、毒性低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,在光催化領域具有較大的應用潛力。然而它仍存在光生電子-空穴易復合及能帶間隙值較大等問題,這極大降低了鈮基半導體催化劑的光催化效率并限制了其對于可見光的有效利用。因此,本文以 酸鉀（KNbO3）和五氧化二鈮（Nb2O5）為主要研究對象,針對鈮基材料中存在的問題,通過以下三個部分的工作,提高了鈮基半導體催化劑的光催化效率,為鈮基半導體催化劑的快速發(fā)展奠定了基礎。一是運用水熱法將KNbO3棒負載到比表面積較大且具有較強吸附能力的天然礦物材料-蛭石（VMT）上,通過吸附和光催化協(xié)同作用,有效提高了其污染物去除效果。二是合成了多孔富氧空位五氧化二鈮材料（BMNb）。多孔結構有利于增加其反應位點,提高反應效率。... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－丨半導體材料受光激發(fā)進行光催化反應的過程圖：（Ｉ）村料受光激發(fā)產生光生戟流子；（ｕ）??光生載流子復合釋放出熱量；（ＨＩ）轉移至ＣＢ上的電子進行的還原反應；（ＩＶ）?ＶＢ?ｔ的光生空穴??

：ｎ?Ｓ；?？．…??ｄ？上％?？＇、?“ｒ．刊丄．－撕－士叫??４丄?…?‘?，??－４??（ｂ）３??ｐ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ??３＊?Ｊ－??〇．?１－?？??ｍ?１?ｌ?Ｓ?＃??ｘ。－－－廠－廠１－＞?－ｖ－丁?ｆ——ｙ－ｉ?＾??１?ｉｊｊｊ．ｉｉｉｊｊ－土丄?二－??＞?Ｃｗｏ?ｅｍｔ，ｎ．?ｉ?ｉ?ｆ?＞?ｃｉｉＨｊａ，?〇／？ｆｉ??＞?２－?咖，?ｉ?＊?５?ｓ??３?？，。．?Ｍ?％??ＢＭＯＯ??４－??圖１－３?（ａ）?ｎ型半導體和（ｂ）?ｐ型半導體的能帶位置。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｂａｎｄ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?ｏｆ?（ａ）?ｎ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ｐ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．??半導體催化劑的能帶結構主要涵蓋能帶位置和禁帶寬度兩大方面。半導體材料的??禁帶寬度可以確定該材料對于入射光子的吸收范圍，如圖１－３所示為常見的ｎ型和ｐ??型半導體材料的能帶結構。只有當入射光子的能量大于或等于材料的能帶間隙值時才??能激發(fā)該半導體材料產生光生電荷。其所產生的光生電荷的量受該材料對光子的吸收??７??

?北京化工大學博上生論文???十年里，己有許多文章報道利用金屬離子摻雜來對禁帶寬度較大的半導體光催化劑進??行改性，增強其在可見光下的反應活性。包括ＴｉＯ＾ｌ、ＳｒＴｉ〇３ｔ５３］、Ｌａ２Ｔｉ２０７［５４＾?ＺｎＳ［５５】??等都采用該方法進行過改性。圖１－４展示了半導體光催化劑金Ｍ離子摻雜前后在可見??光下的能級示意圖。金屬離子摻雜后，在禁帶中會生成高于原ＶＢ的施主能級，或是??生成低��？原ＣＢ的受主能級，使光催化劑在可見光區(qū)有響應。??（ａ）?ｖ／ｎｈｅ?（ｂ）?Ｖ／ＮＨＥ??！?ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｂａｎｄ?－?＊１?〇?ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｂａｎｄ??ｉ?ｉ?ｆ?手?－１．０??ｈ＊，ｈｓ?????０??ＵＶ?ＶｉＳ?Ｈ＊／Ｈａ???．千???０??＾?ｕ?＾?－?＋ｉ．〇?ＵＶ?Ｖｉｓ??議０??＊?＊—?－?．１〇??—”?酬幻?＊???＿＿＿＿＿＿?￣?＋２－０??｜Ｈ｜｜ＨＨ｜｜?￣?＂２＇°??－＾３．０??圖１＊４金厲離子摻雜后形成的施主能級（Ａ）和受主能級（Ｂ）。??Ｒｇｕｒｅ?１－４．?Ａｆｔｅｒ?ｍｅｔａｌ?ｉｏｎ?ｄｏｐｉｎｇ，?ｔｈｅ?ｄｏｎｏｒ?ｌｅｖｅｌ?（Ａ）?ａｎｄ?ａｃｃｅｐｔｏｒ?ｌｅｖｅｌ?（Ｂ）?ｗｅｒｅ?ｆｏｒｍｅｄ．??早在１９８２年Ｖｉｓｃａ等叫就發(fā)現(xiàn)，Ｃｒ５４摻雜的ＴｉＯ：在可見光（４００－５５０ｎｎｉ）的照射??Ｆ可光催化水裂解產生Ｍ氣和氧氣。到Ｈ前為止，許多不同種類的金屬離子己被摻雜??到丁丨０２中．以提高其對可見光的吸收利用和光催化活性。這些金屬離子包括Ｖ、Ｎｉ、??Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｍ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Integrating photocatalytic reduction of CO2 with selective oxidation of tetrahydroisoquinoline over InP–In2O3 Z-scheme p-n junction[J]. Bohang Zhao,Yi Huang,Dali Liu,Yifu Yu,Bin Zhang.  Science China（Chemistry）. 2020(01)



本文編號：3019337