本文關(guān)鍵詞：釩酸鉍光光催化材材料的制制備與性能能調(diào)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球性能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，能夠充分利用太陽(yáng)能制氫或降解污染物的可見(jiàn)光催化材料的制備與研發(fā)，是目前材料學(xué)、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。釩酸鉍（BiVO_4）作為一種新型可見(jiàn)光響應(yīng)型光催化材料，由于具有能隙窄、可見(jiàn)光催化活性高等優(yōu)點(diǎn)而引起了人們廣泛的關(guān)注。 本文以Bi(NO3)3和NH4VO3為原料，CTAB為表面活性劑，采用水熱法合成了BiVO_4光催化材料，通過(guò)對(duì)合成的樣品進(jìn)行XRD、SEM、TEM、UV-VIS和BET等一系列的表征，以及在可見(jiàn)光下光催化降解模擬有機(jī)污染物羅丹明B來(lái)研究pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、表面活性劑用量對(duì)合成BiVO_4的晶型、形貌與粒度的影響，探索材料結(jié)構(gòu)組成-性能的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)研究表明，采用水熱合成法，，以CTAB為表面活性劑，反應(yīng)物配比Bi:V:CTAB=1:1:1，水熱溫度110℃、水熱時(shí)間24小時(shí)的條件下可制備出結(jié)晶良好的具有單斜白鎢礦結(jié)構(gòu)的BiVO_4盤(pán)狀多面體顆粒。此條件下制備的樣品具有最優(yōu)的光催化性能，光照20min時(shí)降解率可達(dá)到90%以上。 此外，鑒于BiVO_4存在光量子利用率低，電子和空穴復(fù)合幾率高，限制BiVO_4光催化材料在光催化領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。針對(duì)這一問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)釩酸鉍光催化材料的能帶和結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合單相釩酸鉍的制備方法，選擇兩種途徑對(duì)其進(jìn)行改性，以期使光催化活性得到進(jìn)一步提高。一是通過(guò)改變反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量比，制備出光催化性能優(yōu)異的BiVO_4/BiOBr復(fù)合光催化材料，結(jié)果表明，鉍過(guò)量10%為最佳化學(xué)計(jì)量，此時(shí)制備的樣品表現(xiàn)出最佳的光催化性能。光照20min后其對(duì)羅丹明B的降解率可達(dá)99%。二是以尿素為氮源，通過(guò)N的適量原位摻雜制備出摻雜型光催化劑，結(jié)果表明氮的摻入對(duì)BiVO_4的光催化活性有明顯的改善，當(dāng)N的最佳名義摻入量為20%，此時(shí)制備出的N-BiVO_4光催化劑的光催化活性明顯優(yōu)于相同條件下制備出的純相BiVO_4的光催化活性，高于或低于這一含量均不利于樣品光催化性能的發(fā)揮。分析認(rèn)為，半導(dǎo)體復(fù)合和離子摻雜可在一定程度上減少電子和空穴的復(fù)合幾率，提高光量子利用效率，從而提高光催化活性。
【關(guān)鍵詞】：釩酸鉍 光催化 摻雜 半導(dǎo)體復(fù)合 改性
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 光催化原理8-9
• 1.2 光催化材料的研究進(jìn)展9-12
• 1.2.1 TiO2光催化材料的研究進(jìn)展9
• 1.2.2 釩酸鹽類(lèi)光催化材料的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 光催化劑的制備方法12-13
• 1.3.1 溶膠凝膠法12
• 1.3.2 沉淀法12-13
• 1.3.4 水熱合成法13
• 1.4 半導(dǎo)體光催化劑的改性13-15
• 1.4.1 半導(dǎo)體復(fù)合13-15
• 1.4.3 金屬或非金屬離子摻雜15
• 1.5 論文的研究目的與意義15-16
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及表征方法16-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器16-17
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑16
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器16-17
• 2.2 催化劑的制備17-18
• 2.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析18-21
• 2.3.1 粉末 X 射線衍射(XRD)18
• 2.3.2 掃描電鏡(SEM)18
• 2.3.3 透射電鏡(TEM)18-19
• 2.3.4 紫外可見(jiàn)漫反射光譜(UV-Vis DRS)19
• 2.3.5 吸光度測(cè)試19-20
• 2.3.6 紅外光譜(FT-IR)20
• 2.3.7 比表面積測(cè)量20-21
• 2.3.8 Kelvin 探針力顯微鏡(KPFM)21
• 2.4 光催化性能的表征21-24
• 2.4.1 羅丹明 B 最大吸收波長(zhǎng)的確定21-22
• 2.4.2 產(chǎn)品光催化性能的測(cè)試22-24
• 第3章 釩酸鉍光催化材料的制備及表征24-38
• 3.1 釩酸鉍的制備24
• 3.2 pH 值對(duì) BiVO_4光催化性能的影響24-26
• 3.3 水熱溫度對(duì) BiVO_4光催化性能的影響26-28
• 3.4 水熱時(shí)間對(duì) BiVO_4光催化性能的影響28-31
• 3.5 表面活性劑對(duì) BiVO_4光催化性能的影響31-32
• 3.6 催化劑的穩(wěn)定性32-33
• 3.7 染料光降解機(jī)理探討33-36
• 3.8 本章小結(jié)36-38
• 第4章 BiVO_4/ BiOBr 復(fù)合光催化材料38-50
• 4.1 BiVO_4/ BiOBr 光催化材料的制備38-39
• 4.2 BiVO_4/ BiOBr 復(fù)合光催化材料的結(jié)構(gòu)與形貌39-42
• 4.3 BiVO_4/ BiOBr 的光學(xué)帶隙42-43
• 4.4 BiVO_4/ BiOBr 的能帶結(jié)構(gòu)與電荷分離43-45
• 4.5 BiVO_4/ BiOBr 的光催化性能45-47
• 4.6 BiVO_4/ BiOBr 催化劑的穩(wěn)定性47-48
• 4.7 本章小結(jié)48-50
• 第5章 釩酸鉍光催化材料的摻雜改性50-60
• 5.1 N-BiVO_4光催化材料的制備50-51
• 5.2 N-BiVO_4光催化材料的結(jié)構(gòu)與形貌51-54
• 5.3 N-BiVO_4光催化材料的光學(xué)帶隙54-55
• 5.4 N-BiVO_4光催化材料的光催化性能55-57
• 5.5 催化劑的穩(wěn)定性57-58
• 5.6 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-70
• 致謝70

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：釩酸鉍光光催化材材料的制制備與性能能調(diào)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：316765