隨著社會(huì)的高速發(fā)展,環(huán)境污染問題和能源短缺問題接踵而至,人們迫切尋求一種既能節(jié)省能源又能夠有效解決環(huán)境污染問題的方法。與傳統(tǒng)的解決環(huán)境污染問題的技術(shù)相比,光催化技術(shù)是一種借助于自然界中豐富的太陽能來解決污染問題的綠色技術(shù)。在眾多光催化劑中,Bi₂WO₆因其光催化效率高,穩(wěn)定性好且無毒的性質(zhì)引起研究者們的廣泛關(guān)注。在本文中以Bi₂WO₆為基礎(chǔ),研究Bi₂WO₆的半導(dǎo)體負(fù)載改性方法對光降解酚類污染物廢水的影響,討論了改性光催化劑對于降解酚類污染物的光催化作用機(jī)制。通過構(gòu)建不同類型的Z型異質(zhì)結(jié)方案達(dá)到抑制光催化劑的光生電子和空穴復(fù)合的目的,提高催化劑的光催化性能。具體研究內(nèi)容如下:（1）以Bi₂WO₆為基體,通過水熱法和浸漬煅燒法合成CuO/CNT/Bi₂WO₆,研究CuO和Bi₂WO₆比例不同時(shí)對酚的光降解性能的影響,結(jié)果得出3%... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化氧化降解污染物原理圖[17]

虻サ難躉?錚?哂脅闋唇峁埂?i2WO6因合適的能帶結(jié)構(gòu)，良好的光催化活性，高穩(wěn)定性和能吸收部分可見光的能力而成為研究熱點(diǎn)[29]。Bi2WO6是由鈣鈦礦層(WO4)2-夾在兩層氧化鉍層(Bi2O2)2+之間形成的三明治結(jié)構(gòu)。Bi2WO6的導(dǎo)帶由W5d軌道形成，價(jià)帶由O2p和Bi6s雜交形成的軌道構(gòu)成，從Bi2WO6價(jià)帶激發(fā)的電子從雜化軌道轉(zhuǎn)移到W5d的空軌道中[30]。但是，催化劑因存在一些問題限制了它的廣泛應(yīng)用。這些問題分別為：催化劑光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴易復(fù)合，不能有效的發(fā)揮作用；光響應(yīng)范圍窄，不能廣泛利用太陽光；催化劑的量子產(chǎn)率低。圖1-2（a）Bi2WO6的晶體結(jié)構(gòu)圖（b）Bi2WO6的能帶結(jié)構(gòu)圖[31]Fig.1-2(a)CrystalstructureofBi2WO6(b)BandstructureofBi2WO6

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文9快速的分離[51]。兩種不同的半導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成異質(zhì)結(jié)，異質(zhì)結(jié)的類型可以分為p-n型異質(zhì)結(jié)，n-n型異質(zhì)結(jié)，Z型異質(zhì)結(jié)三種類型。圖1-3光催化劑的p-n異質(zhì)結(jié)電荷傳遞機(jī)制[52]Fig.1-3p-nheterojunctionchargetransfermechanismofphotocatalystp-n異質(zhì)結(jié)是由兩種不同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成的。n-n異質(zhì)結(jié)是由同種類型半導(dǎo)體材料組成。構(gòu)成p-n異質(zhì)結(jié)的兩半導(dǎo)體接觸后由于費(fèi)米能級不同而產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移直至將費(fèi)米能級拉平形成勢壘，由于能帶在界面上斷續(xù)，勢壘將出現(xiàn)一個(gè)尖鋒。n-n異質(zhì)結(jié)兩邊載流子類型相同，電荷移動(dòng)情況復(fù)雜[52]。異質(zhì)結(jié)形成后會(huì)在界面處出現(xiàn)能帶的彎曲，發(fā)生導(dǎo)帶和價(jià)帶的不連續(xù)。異質(zhì)結(jié)的構(gòu)成有利于形成寬譜帶，提高了氧化還原能力從而提高光催化效率。異質(zhì)結(jié)可以增加內(nèi)建電場，提高注入效率。Meng等人[53]通過簡單的兩步法合成CuO/Bi2WO6復(fù)合光催化劑，CuO/Bi2WO6復(fù)合材料對RhB光降解的催化活性比純Bi2WO6和CuO高2倍[26]，增強(qiáng)的光催化性能主要?dú)w因于p-CuO和n-Bi2WO6異質(zhì)結(jié)界面處光響應(yīng)的改善以及光生電子和空穴的有效分離。Zhang等人[54]采用一鍋水熱法合成二維板上Bi2MoO6/Bi2WO6異質(zhì)結(jié)，結(jié)果表明半導(dǎo)體組合的光催化性能遠(yuǎn)高于單個(gè)組分的光催化活性。這種優(yōu)異的光催化活性不僅可以用于環(huán)境修復(fù)，還可用于水分解和光電化學(xué)電池。Zhu等人[55]發(fā)現(xiàn)Bi2WO6/BiOCl異質(zhì)結(jié)具有較高的光催化活性和光電流特性，在光催化過程中，有效的電荷（空穴）通過界面實(shí)現(xiàn)向鎢酸鹽和氯化物的兩側(cè)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致更高的電子空穴分離以及光催化活性的增強(qiáng)。BiOCl-Bi2WO6異質(zhì)結(jié)具有比純Bi2WO6或BiOCl更高的光電流，這歸因于光催化過程中的抑制電子-空穴復(fù)合。

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