半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其在制氫、二氧化碳減排和污染物降解等方面的廣泛應(yīng)用而備受關(guān)注。鎢酸鉍和鉬酸鉍由于其獨特的層狀結(jié)構(gòu)、合適的帶隙和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)而引起了研究人員的廣泛研究。但是,其仍然存在可見光利用率較低、光生載流子復(fù)合率較高等缺點,這大大地限制了其實際應(yīng)用。為了提高其光生電荷分離效率,本文構(gòu)建了鉍基異質(zhì)結(jié)復(fù)合半導(dǎo)體光催材料利用復(fù)合材料間的內(nèi)建電場促進(jìn)光生載流子的分離。同時,本文構(gòu)建了2D/2D納米層狀結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了超大的界面接觸,提供了更多的界面?zhèn)鬏斖ǖ肋M(jìn)行電荷的傳輸,進(jìn)而提高光生電荷分離效率,最終實現(xiàn)高效光催化反應(yīng)。于此,本論文通過形貌調(diào)控、異質(zhì)結(jié)構(gòu)建、貴金屬擔(dān)載等方法對鉍基半導(dǎo)體材料進(jìn)行改性和優(yōu)化,成功制備出了兩種擁有優(yōu)良可見光響應(yīng)的2D/2D納米層狀鉍基復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料,實現(xiàn)了高效降解有機(jī)污染物。論文的研究內(nèi)容主要包括:（1）采用光還原法和水熱法制備了一系列可見光驅(qū)動的2D/2D Z型g-C₃N₄/Au/Bi₂WO₆（CN/Au/BWO）光催化劑。采用XRD、FTIR、TEM、XPS、BET... 

【文章來源】：江南大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化材料的作用原理示意圖[8]

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文6優(yōu)良的催化劑載體，有利于催化劑的分散。更重要的是，由于接觸面和電荷轉(zhuǎn)移率的增加，耦合不同的二維層狀材料將大大提高二維復(fù)合材料的光催化性能。與其它二維復(fù)合材料（即0D–2D和1D–2D復(fù)合）相比，由于納米片之間的接觸面較大，二維層狀復(fù)合材料可以實現(xiàn)固體結(jié)構(gòu)，因此二維層狀復(fù)合材料比0D–2D和1D–2D復(fù)合材料具有更高的穩(wěn)定性[67-70]。此外，二維層狀復(fù)合材料具有較大的接觸面積將導(dǎo)致更有效的界面電荷轉(zhuǎn)移。結(jié)果表明，二維層狀復(fù)合材料具有較高的光催化活性[71-74]。圖1-2二維分層材料與零維和一維材料的優(yōu)勢示意圖[66]1.3本論文的研究內(nèi)容及意義1.3.1研究意義鉍基半導(dǎo)體光催化材料因其獨特的價帶結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的可見光響應(yīng)范圍獲得了廣泛的關(guān)注和認(rèn)可。但是其對可見光響應(yīng)弱和光生載流子復(fù)合率高的缺點依然限制其自身在工業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用。為了解決上述問題并進(jìn)一步的提高鎢酸鉍和鉬酸鉍的光催化性能，通過形貌調(diào)控、異質(zhì)結(jié)構(gòu)建、貴金屬擔(dān)載等方法對鉍基半導(dǎo)體材料進(jìn)行改性和優(yōu)化。二維納米片光催化材料的有利于增大光催化材料的接觸面積和比表面積，使光生電子-空穴可以迅速地轉(zhuǎn)移到光催化材料表面進(jìn)而發(fā)生反應(yīng)，降低光生載流子的復(fù)合率，進(jìn)而提高光催化活性。除此之外，將兩種不同的半導(dǎo)體光催化材料復(fù)合到一起形成異質(zhì)結(jié)可以在保留催化劑本身氧化還原性的同時促進(jìn)光生載流子的分離，也是提高光催化材料光催化性能的有效策略。將貴金屬（如金、銀、鉑等）擔(dān)載到半導(dǎo)體光催化材料的表面后，光生電子會連續(xù)不斷地從半導(dǎo)體內(nèi)部遷移到光催化材料的表面，形成肖特基勢壘，進(jìn)而使光生電子和光生空穴留在催化劑表面，實現(xiàn)光生載流子在空間上的分離。本文通過對制備得到的光催化材料物化性質(zhì)的表征及光催化機(jī)理的探究，驗證?

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文14制備過程如圖3-1所示。圖3-1CN/Au/BWO實驗制備流程圖3.3結(jié)果與討論3.3.1CN/Au/BWO的表征圖3-2展示了BWO，CN，Au/CN，CN/BWO和CN/Au(x)/BWO（x=0.5，1，2，3，5）的XRD圖譜。其中，CN的曲線中有兩個特征峰，位于13.2°的代表了CN的（100）晶面，27.4°代表了CN的（002）晶面，它們分別對應(yīng)著CN的共軛芳香族系統(tǒng)和三嗪單元結(jié)構(gòu)[80]。位于28.3°，32.3°，47.1°和55.8°的衍射峰分別是由BWO的(131),(200),(202)和(331)晶面引起的[72]。在Au/CN的XRD圖譜中，位于38.1°和43.7°的衍射峰分別是由金納米粒子的（111）和（200）晶面引起的，這代表了金納米粒子被成功擔(dān)載在超薄CN納米片的表面[81,82]。值得注意的是，由于CN樣品結(jié)晶度低、含量低，CN的衍射峰并未出現(xiàn)在CN/Au(x)/BWO（x=0.5，1，2，3，5）樣品的XRD圖譜中。除此之外，金納米粒子的衍射峰也未在CN/Au(x)/BWO（x=0.5，1，2，3，5）樣品中被發(fā)現(xiàn)，這是由于金納米粒子的含量較低（約為千分之一）引起的[82]。此外，在所有圖樣中均未觀察到其它雜質(zhì)衍射峰，表明樣品的純度很高。圖3-2BWO，CN，Au/CN，CN/BWO和CN/Au(x)/BWO（x=0.5，1，2，3，5）的XRD圖譜


本文編號：3063403