光催化技術(shù)被認(rèn)為是一項(xiàng)極具前景的廢水處理技術(shù),具有設(shè)備裝置簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、操作方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái),溴氧化鉍（BiOBr）作為一種新型窄帶隙可見(jiàn)光催化劑,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)二氧化鈦不能響應(yīng)可見(jiàn)光的缺陷,受到研究者的廣泛關(guān)注。然而,光催化效率不高的問(wèn)題仍限制著窄帶隙半導(dǎo)體光催化劑的發(fā)展和應(yīng)用,其中最主要的原因在于光催化劑中的光生載流子（光生電子和空穴）極易復(fù)合。為此,若要加快光催化技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域中的發(fā)展步伐,勢(shì)必要提升催化劑中光生載流子的分離效率。本研究從微觀催化劑調(diào)控和宏觀外電場(chǎng)構(gòu)建兩方面入手,制備了基于溴氧化鉍的粉末催化劑及光陽(yáng)極,旨在探索提升BiOBr光生載流子分離效率和催化活性的有效辦法。微觀催化劑調(diào)控方面,選取水熱pH為調(diào)控手段,闡述了 pH對(duì)BiOBr粉末催化劑的理化性質(zhì)、載流子分離效率和催化活性的影響,并探究其影響機(jī)制。宏觀外電場(chǎng)構(gòu)建方面,先是利用粉末負(fù)載法將微觀調(diào)控中活性最佳的BiOBr粉末制成光陽(yáng)極,后又利用原位合成法在導(dǎo)電基體上直接制備BiOBr光陽(yáng)極,分別考察了由兩種光陽(yáng)極構(gòu)建的光催化燃料電池（PFC）的性能,分析了光催化燃料電池中光生載流子的分離效率以及電池的工... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１光催化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域１３１??Ｆｉｇ．１－１?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ．??１．２．２

為探究各個(gè)過(guò)程對(duì)光催化效率的影響，研究者們通過(guò)時(shí)間分辨吸收光譜等技??術(shù)測(cè)得光生載流子的形成、遷移、參與反應(yīng)以及復(fù)合等過(guò)程所需要的時(shí)間［２４，２５］。??Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ等人以Ｔｉ０２為例，對(duì)各個(gè)步驟所需的時(shí)間進(jìn)行總結(jié)，結(jié)果如圖１－３所??示［２６］。光生載流子的形成是所有光催化反應(yīng)中速度最快的，一般在１００?ｆｓ以下屬??于飛秒級(jí)，遠(yuǎn)快于光生載流子的復(fù)合和捕獲，能夠保證有足夠數(shù)量的光生載流子??遷移到催化劑表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)。光生電子和空穴遷移至催化劑表面所需的??時(shí)間也在飛秒級(jí)，分別為１００－２６０ｆｓ和５０－１７０ｆｓ，空穴的遷移稍快于電子。光??生載流子在催化劑表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)所需的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，其中電子參與的??還原反應(yīng)在納秒級(jí)和微秒級(jí)，空穴參與的氧化反應(yīng)在皮秒級(jí)。在光生載流子的復(fù)??合方面，由于復(fù)合可以發(fā)生在催化劑的表相或是體相，不同情況下所需的時(shí)間不??同，有皮秒級(jí)的也有納秒級(jí)的。由上述分析可知，盡管催化劑受光激發(fā)后會(huì)產(chǎn)生??足夠數(shù)量的光生載流子供電荷遷移與界面反應(yīng)

博士學(xué)位論文?第一的催化降解。同時(shí)，根據(jù)式１．１１中的光催化反應(yīng)效率公式可知，當(dāng)復(fù)合程度越高，光催化反應(yīng)效率則越低。因此，研究者們目前已基識(shí)，認(rèn)為光生電子空穴對(duì)易復(fù)合是制約催化劑性能的最關(guān)鍵的問(wèn)題，流子與有機(jī)物反應(yīng)從而降低光催化降解效率的最重要的原因［２２］。??

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]具有高光生電荷分離能力的氧化物基光催化材料的構(gòu)建[D]. 楊勇強(qiáng).中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3274912