半導(dǎo)體光催化技術(shù)是解決能源短缺和環(huán)境污染這兩方面問題有效、綠色和最有發(fā)展前景的方法,其核心是對半導(dǎo)體光催化劑的研究。在已報道的半導(dǎo)體材料中,鉍基半導(dǎo)體光催化劑因其具有結(jié)構(gòu)可控、環(huán)境友好、原料充足、光催化活性高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點,而成為繼TiO2之后的一類非常重要的新型光催化材料。特別是Sillen族的鉍基半導(dǎo)體光催化材料擁有獨特的層狀結(jié)構(gòu),促使光生載流子在層間得到有效的分離和轉(zhuǎn)移,繼而獲得良好的光催化性能,但其中部分半導(dǎo)體如Bi2O2CO3和BiOCOOH等因具有較寬的禁帶寬度,導(dǎo)致對太陽光的利用率低,也使它們的實際應(yīng)用受到了極大限制。本論文針對Bi2O2CO3和BiOCOOH在光催化過程中存在的問題,設(shè)計出簡單的產(chǎn)品制備路線,通過形貌控制和異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑等方法對Bi2O2CO3和BiOCOOH進(jìn)行了改性,有效地增強(qiáng)了材料對可見光的吸收并進(jìn)一步降低了光生載流子的復(fù)合率,大幅度提升了它們的光催化性能;通過SEM、TEM、HRTEM、XRD、XPS和UV-Vis DRS等方法對所制備的鉍基半導(dǎo)體光催化劑的結(jié)構(gòu)、組成和光學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了表征與分析;并深入探究了異質(zhì)結(jié)微納結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理和光催化降解污染... 

【文章來源】：揚(yáng)州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－４半導(dǎo)體光催化材料的應(yīng)用．??１．３鉍基光催化劑的研宂進(jìn)展??

?第１章緒論???進(jìn)展。??１．３．１幾種鉍基半導(dǎo)體光催化材料簡介??１．３．１．１?氧化鉍（Ｂｉ；：〇３）??Ｂｉ２０３是最簡單的鉍化合物，它的晶型主要有六種，常見的有單斜相ａ－Ｂｉ２０３、四方??相ｐ－ＢｈＯ；、體心立方相Ｙ－Ｂｂ〇３和面心立方相５－Ｂｉ２〇３。其中，ａ－Ｂｉ２０３是低溫穩(wěn)定相，??［５－Ｂｉ２〇３和ｙ－Ｂｂ〇３是亞穩(wěn)相，５－Ｂｂ〇３是局溫穩(wěn)定相，ａ－Ｂｉ２〇３是這幾種晶型中熱力學(xué)最??穩(wěn)定的晶型。如圖１－５所示，在不同的熱處理溫度下，Ｂｉ２０３四種晶相可相互轉(zhuǎn)化，其??它亞穩(wěn)相在低溫下易轉(zhuǎn)變?yōu)椋嵯啵诟邷叵罗D(zhuǎn)變?yōu)椋迪啵郏玻福�。Ｂｉ２０３是直接帶隙半�?dǎo)體，??它的帶隙能大小取決于晶相，在２．０至３．９ｅＶ之間變化［２９］。目前，在Ｂｉ２０３這幾種晶型??中，關(guān)于ａ－Ｂｉ２０３和（３－Ｂｉ２０３作為光催化劑的應(yīng)用報道較多。ａ－Ｂｂ〇３是一個低溫穩(wěn)定相??且具有合適的帶隙能（２．９ｅＶ），在光催化過程中穩(wěn)定性好，不會被光腐蝕。而與ａ－Ｂｉ２０３??相比，卩－Ｂｉ２０３的可見光催化性能更高，這是由于（３－Ｂｉ２０３的帶隙能較�。ǎ玻矗澹郑郏玻梗荩�??如圖１－６所示［３Ｇ１，在Ｐ－Ｂｉ２０３的晶體結(jié)構(gòu)中沿著晶體ｃ軸方向具有孔道結(jié)構(gòu)，這可以為??電荷載流子的轉(zhuǎn)移提供通道，防止它們復(fù)合。盡管Ｐ－Ｂｉ２０３的可見光催化性能較好，但??（３－Ｂｉ２０３的亞穩(wěn)態(tài)給納米尺度上制備純（３－Ｂｉ２０３帶來了挑戰(zhàn)。目前合成（３－Ｂｉ２０３的最簡單??的方法就是通過前驅(qū)體的熱分解法。近年來，對Ｂｉ２０３的研究主要集中在開發(fā)Ｐ－Ｂｉ２０３??的合成新方法［３１］和進(jìn)一步提高ａ－Ｂｉ２０３和（３－Ｂｉ２０３光催化性能上［

?第１章緒論???圖】－７ＢｉＯＸ（Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ、丨）的晶體結(jié)構(gòu)模型圖：（ａ）單晶晶胞，（ｂ）二層厚度的二維層狀結(jié)構(gòu)［３４】．??１．３．１．３?碳酸氧鉍（Ｂｉ２〇２Ｃ〇３）??Ｂｉ２〇２Ｃ０３也具有Ｓｉｌｌ如層狀結(jié)構(gòu)，由圖１－８可見它是由交替的［Ｂｉ２〇２］２＋層和??Ｃ０３２－層正交而成，其中Ｂｉ３＋與８個共用的氧原子形成配位，這種大型８配位表現(xiàn)出立??體活性孤對行為，這可能導(dǎo)致Ｂｉ－０多面體具有較大畸變性［４｜＼而表面Ｂｉ－Ｏ鍵的畸變??容易引起氧空位的形成，適量的氧空位存在能夠捕獲光生電子，降低光生載流子的復(fù)??合率。此外，Ｂｉ２０２Ｃ０３的內(nèi)部層狀結(jié)構(gòu)將引起不同軸的生長速率的差異性，傾向于形??成二維片狀結(jié)構(gòu)。同時，具有高度各向異性的Ｂｉ２０２Ｃ０３內(nèi)部結(jié)構(gòu)有利于控制具有特殊??晶面暴露的納米片的形成［４２］。Ｂｉ２０２Ｃ０３最早被廣泛用作工業(yè)添加劑，是一種用于胃藥??的原料［４３］。直到２０１０年，Ｃｈｅｎｇ等人發(fā)現(xiàn)Ｂｉ２〇２Ｃ０３在紫外光照射下可有效降解Ｍ０??之后，它在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用才得到了廣泛的關(guān)注。此外，Ｂｉ２０２Ｃ０３也被應(yīng)用于超級??電容器［４５］和濕度傳感器［４６］等領(lǐng)域。Ｂｂ〇２Ｃ〇３是ｎ型間接帶隙半導(dǎo)體，它的均在３．１？３．５??ｅＶ之間［４７］，所以Ｂｉ２０２Ｃ〇３只能被紫外光激發(fā)，導(dǎo)致其對太陽光利用率低，限制了它??的光催化效率。到目前為止己經(jīng)報道了一系列的策略如形貌控制［４７］、特殊晶面暴露［１８］??以及與窄帶隙半導(dǎo)體復(fù)合［４８１等手段來拓寬Ｂｉ２０２Ｃ０３對光的吸收范圍和提升單一??Ｂｂ〇２Ｃ〇３的光生載流子的分離效率。??墨＿３＿??ｊｉＪｃｉｎｇ?ａｌｏｎｇ?ｌｏ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新型間接Z字結(jié)型g-C3N4/Bi2MoO6/Bi空心微球等離子共振增強(qiáng)光吸收和光催化性能（英文）[J]. 李寧,高航,王鑫,趙蘇君,呂達(dá),楊國慶,高雪云,樊海寬,高旸欽,戈磊.  Chinese Journal of Catalysis. 2020(03)
[2]Bi/BiOCOOH復(fù)合光催化劑的制備及其可見光催化性能[J]. 丁志剛,舒友菊,段芳,陳明清.  重慶大學(xué)學(xué)報. 2018(10)
[3]鉍系光催化劑去除環(huán)境污染物[J]. 丁星,楊祥龍,熊中亮,陳浩,張禮知.  化學(xué)進(jìn)展. 2017(09)
[4]Facile microwave-assisted ionic liquid synthesis of sphere-like BiOBr hollow and porous nanostructures with enhanced photocatalytic performance[J]. Zhigang Chen,Jie Zeng,Jun Di,Dexiang Zhao,Mengxia Ji,Jiexiang Xia,Huaming Li.  Green Energy & Environment. 2017(02)
[5]具有異質(zhì)結(jié)的鉍系光催化劑研究進(jìn)展（英文）[J]. 陳浪,賀捷,劉英,陳鵬,區(qū)澤堂,尹雙鳳.  催化學(xué)報. 2016(06)
[6]BiOCl nanostructures with different morphologies:Tunable synthesis and visible-light-driven photocatalytic properties[J]. Hong-Ying Hao,Yan-Yan Xu,Ping Liu,Guo-Ying Zhang.  Chinese Chemical Letters. 2015(01)
[7]可見光鉍系光催化劑的研究進(jìn)展[J]. 赫榮安,曹少文,周鵬,余家國.  催化學(xué)報. 2014(07)

博士論文
[1]鉍系異質(zhì)結(jié)光催化劑的可控制備及性能研究[D]. 楊春明.吉林大學(xué) 2019
[2]鉍基半導(dǎo)體及其復(fù)合材料的液相合成與光催化性能研究[D]. 吳共娟.湖南大學(xué) 2018

碩士論文
[1]銦/鉍基半導(dǎo)體復(fù)合材料制備及其光催化性能研究[D]. 孟亞東.江蘇大學(xué) 2017
[2]鉬酸鉍異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備及其可見光催化性能研究[D]. 楊佳.華南理工大學(xué) 2017
[3]Aurivillius型鉍基光催化材料的制備與性能研究[D]. 王傳寧.南昌大學(xué) 2015



本文編號：3489875