隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,環(huán)境污染也愈發(fā)的嚴(yán)重,環(huán)境問(wèn)題成為社會(huì)和輿論關(guān)注的焦點(diǎn)。如何營(yíng)造和諧的生態(tài)環(huán)境成為科學(xué)界的重要課題之一。半導(dǎo)體光催化技術(shù)作為一種可以有效降解有機(jī)污染物的新型技術(shù)獲得了研究人員的廣泛關(guān)注。然而,半導(dǎo)體光催化材料有著兩個(gè)制約其光催化效率的主要問(wèn)題:一、半導(dǎo)體光催化材料的太陽(yáng)能利用率較低;二、光生載流子在材料內(nèi)部易發(fā)生復(fù)合。如何解決這兩個(gè)問(wèn)題成為半導(dǎo)體光催化技術(shù)的重點(diǎn)研究方向。MOFs材料的多孔結(jié)構(gòu)使得其擁有較大的比表面積,可以在光催化過(guò)程中更好的吸附有機(jī)污染物,在光催化材料的表面形成更多的活性位點(diǎn);而具有獨(dú)特電子結(jié)構(gòu)的Bi基半導(dǎo)體,擁有較窄的禁帶寬度,相較于傳統(tǒng)的光催化材料可以更加有效的提升太陽(yáng)光的利用率。基于兩種材料的特性,本論文以Bi基半導(dǎo)體為基底,分別通過(guò)與能帶匹配的MOFs材料復(fù)合,制備了Bi基半導(dǎo)體/MOFs復(fù)合材料。通過(guò)XRD、XPS、SEM、TEM、EDS、DRS等分析手段對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌和光電性能進(jìn)行表征。并通過(guò)羅丹明B染料的降解實(shí)驗(yàn)對(duì)復(fù)合材料的光催化性能進(jìn)行研究。本論文的主要研究工作如下:1、首先通過(guò)超聲輔助室溫化學(xué)沉淀法制備出BiVO_... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化反應(yīng)過(guò)程

5圖1.2常見(jiàn)MOFs材料禁帶寬度1.3.3金屬有機(jī)框架材料在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用隨著MOFs材料不斷的發(fā)展，MOFs材料的功能也在研究中不斷地被拓寬。半導(dǎo)體光催化降解有機(jī)污染物一直是科學(xué)界熱衷的課題之一，而MOFs材料又因?yàn)橛兄惏雽?dǎo)體行為的特點(diǎn)，研究人員開(kāi)始利用MOFs材料開(kāi)拓半導(dǎo)體光催化的研究路線。Ramezanalizadeh等[31]在2018年通過(guò)將BaWO4與NH2-MOF-199相互復(fù)合，研究了復(fù)合材料對(duì)甲基橙（MO）以及4-硝基苯酚（4-NP）光催化降解活性，并且發(fā)現(xiàn)MOFs材料對(duì)光催化能力具有增強(qiáng)性的協(xié)助作用。Yang[32]等用均相的Ru和Ir光催化材料作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向模板，并成功將光催化材料封裝在沸石類結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)框架上（photocatalyst@MOFs）促進(jìn)了反應(yīng)物和產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，從而提高了催化活性，并且對(duì)重要的有機(jī)反應(yīng)有著良好的循環(huán)穩(wěn)定性。Dhivya等[33]將鈦基MOFs材料NH2-MIL-125和NTU-9復(fù)合在一起，通過(guò)回流方法制成了異質(zhì)結(jié)MOFs材料NTU-9/NH2-MIL-125。與NTU-9相比，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性提高到520°C。提高了單一MOFs材料的比表面積，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性。其降解機(jī)理如圖1.3所示。Xie等[34]通過(guò)改性成功地將不同的烷基胺乙二胺（EN）、二亞乙基三胺（DETA）和三亞乙基四胺（TETA）引入MIL-101-Cr金屬有機(jī)框架材料中，并在結(jié)構(gòu)中創(chuàng)建了豐富的CO2化學(xué)吸附位。通過(guò)光催化反應(yīng)表明，烷基胺的修飾促進(jìn)了電荷的分離和遷移速率，增強(qiáng)了MOFs光催化材料產(chǎn)生電子的還原勢(shì)。其中，乙二胺（EN）改性材料展現(xiàn)出最高CO生成速率為47.2μmol·h–1·g–1并且具有96.5％的高選擇率，展現(xiàn)出了優(yōu)秀的光催化性能。2015年Wu[35]等將MOFs材料UiO-66與AgI成功復(fù)合，相比于單一的MOFs和AgI，復(fù)合材料在降解羅丹明B染料時(shí)表現(xiàn)出良好的光催化活性，并且在循環(huán)穩(wěn)定性能?

6統(tǒng)的光催化材料g-C3N4與鈦基的MOFs材料MIL-125成功復(fù)合，在光照條件下，光子能量將電子從g-C3N4處激發(fā)，電子轉(zhuǎn)移至MOFs材料的Ti-O簇上，將Ti4+還原為T(mén)i3+，MIL-125表面吸附上還原成功的Ti3+，再利用Ti3+與O2形成超氧離子自由基，具有高活性的超氧離子自由基與RhB發(fā)生反應(yīng)，完成降解反應(yīng)。肖娟定等[38]在2017年制備了新型的MIL-68（In）-NH2/氧化石墨烯（GrO）復(fù)合材料，作為可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)的阿莫西林（AMX）降解的光催化材料。MIL-68（In）-NH2/GrO復(fù)合材料表現(xiàn)出比純MIL-68（In）-NH2高得多的光催化活性。通過(guò)使用GrO的修飾，其不僅用作抑制光生載流子復(fù)合的電子轉(zhuǎn)運(yùn)體，而且用作增強(qiáng)可見(jiàn)光吸收的敏化劑。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，溶液的pH值對(duì)AMX的光降解有重大影響。此外，MIL-68（In）-NH2/GrO具有良好的可重復(fù)使用性和穩(wěn)定性。降解機(jī)理如圖1.4所示。圖1.3NTU-9/NH2-MIL-125降解機(jī)理圖圖1.4MIL-68（In）-NH2/GrO降解機(jī)理示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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