金屬酞菁（鎢，鉬）酸鉍基納米復合材料的合成及光催化性能研究
發(fā)布時間：2021-12-15 18:39
人類社會經(jīng)濟快速進步的同時產(chǎn)生了大量的有機工業(yè)廢料和垃圾進入水中,大量的有機污染物排放到環(huán)境中,嚴重影響著人類環(huán)境以及社會發(fā)展。因此,水環(huán)境的治理問題變得重要,越來越多研究人員關注水污染處理領域的研究。半導體光催化技術是一種環(huán)保的技術,被業(yè)界公認是處理水污染最有效的技術之一,該技術高效的利用太陽光有效的解決了水環(huán)境的治理問題。目前,半導體光催化材料通常存在的問題是太陽光利用率低,而且光生電子空穴對容易重組,致使光催化效率低。Bi2MO6（M=W,Mo）材料擁有獨特的Aurivillius層狀結構和較為合適的禁帶寬度,但是相對低的太陽光利用率和較高的光生電子-空穴復合限制了它們的實際應用。金屬酞菁無毒,穩(wěn)定,耐腐蝕性好,在太陽光的長的可見光區(qū)有強的吸收,近些年來,被廣泛的應用的光催化領域,作為新型的光催化劑。本論文主要圍繞Bi2MO6（M=W,Mo）基納米材料結合酞菁銅（CuPc）展開研究,利用靜電紡絲技術制備具有一維形貌的Bi2MO6（M=W,Mo）基異質...
【文章來源】：齊魯工業(yè)大學山東省
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
水污染圖[4]
太陽能轉變?yōu)榛瘜W能，易于儲存，處理環(huán)境污染問題效果顯著。半導體光催化劑材料的導帶(CB)和價帶(VB)之間稱為禁帶(Eg)。在太陽光下照射時，半導體材料接收到的光照能量大于或者等于其禁帶時，價帶被激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對；還原能力的電子進入導帶，在價帶中留下空穴，空穴具備氧化能力。一些電子和空穴在半導體光催化劑的表面或者內(nèi)部進行重組，從而失去了氧化還原能力。遷移到導帶和價帶的電子和空穴會與催化劑材料表面的水或氧氣生成具有更強氧化還原能力的自由基。這些自由基將有機污染物降解為最終產(chǎn)物水和二氧化碳[11](圖1.2)。圖1.2半導體光催化機理圖[5]1.2Bi2MO6(M=Mo,W)光催化劑的研究進展1972年，初次利用二氧化鈦來分解水中的氰化物，越來越多的研究學者開始研究應用半導體光催化劑降解水中污染物的方法[12]。二氧化鈦具有穩(wěn)定性好，無毒等特點，引起了學者的研究熱情。但是，二氧化鈦作為半導體光催化劑，禁帶寬，只能吸收在太陽光譜中的紫外光（紫外光占據(jù)太陽光的5%)，嚴重影響了它在光催化領域的應用。因而，開發(fā)新型的光催化劑迫在眉睫，是光催化領域研究學者們急需解決的難題之一。截止目前，替代二氧化鈦的不同結構的半導體光催化材料的報道很多，例如Bi2MoO6[13]，Bi2WO6[14]，BiOI[15]等。其中Bi2MoO6作為代替的半導體光催化材料，它帶隙介于2.5-2.8eV之間，屬于Aurivillius家族的一員，具有Aurivillius層狀結構，以點相鄰的MoO6八面體夾層在(Bi2O2)2+單元中形成相似三明治結構。由于獨特的層狀結構，層與層間的電荷靜電作用，在受光激發(fā)后，促進了電子-空穴對的分離。Bi2MoO6半導體材料與二氧化鈦相比，太陽光的利用率明
第1章緒論4四周有四個苯環(huán)結構，苯環(huán)結構性質與苯環(huán)及其相似，因此易于被不同的取代基取代，合成取代基酞菁。在酞菁中不同的取代位置通常性質是不同的。(3)對稱與不對稱酞菁。根據(jù)取代基酞菁的結構，它分為對稱酞菁和不對稱酞菁。如果酞菁上的苯環(huán)被不同數(shù)量、不同的取代基所取代，容易生成對稱和不對稱的酞菁。圖1.3四硝基金屬酞菁結構[20]1.3.2酞菁化合物的合成方法介紹酞菁化合物近些年來發(fā)展極為迅速，越來越多的研究學者開始關注。它的用途也開始由最初的染料開始轉變，發(fā)展到眾多領域，包括太陽能電池，化學傳感器，有機半導體光催化材料等。酞菁類化合物的制備方法大致有以下幾種，使用鄰苯二甲腈合成[21]：該方法的產(chǎn)率高，制備的純度高，是目前最廣泛的合成方法，也可以采用該方法合成取代基酞菁。大部分的酞菁化合物都是通過該路線合成出來的。苯酐-尿素路線[22]：此方法的原料主要是價格較為低廉的鄰苯二甲酸酐以及尿素的含有氮的物質，它包含固相法和液相法兩種，固相法較為常見。將鄰苯二甲酸酐，尿素，鉬酸銨和金屬鹽離子按照一定的比例混合，不斷地加熱，攪拌，研磨，直至完全融化。維持數(shù)小時后，將反應物沖洗得到產(chǎn)物即為固相法。有些酞菁可以在低溫下合成，稱此為低溫合成法。1.3.3納米級金屬酞菁光催化劑的研究現(xiàn)狀酞菁內(nèi)環(huán)上形成空穴，嵌入金屬離子形成金屬酞菁。金屬酞菁具有穩(wěn)定性好，無毒，耐酸堿腐蝕等性質，近年來，被越來越多的科研工作者應用在催化領域。依據(jù)金屬酞菁不同的中心金屬元素，金屬酞菁具有不同的性質。例如酞菁銅，酞菁鈷氧化性能較好，而酞菁鋅表現(xiàn)出良好的光催化性能。ZengcaiGuo等[23]溶劑熱法制備酞菁鋅空管，通過XRD，SEM，TEM等測量了酞菁鋅的組成以及形貌，光催化降解RhB溶液時展現(xiàn)出高效?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]金屬酞菁的固相法合成[J]. 殷煥順,鄧建成,周燕. 染料與染色. 2004(03)
碩士論文
[1]磁性生物炭活化過硫酸鹽降解水中有機污染物的研究[D]. 榮幸.山東大學 2019
[2]Mg-Al LDH/SWCNT復合材料的煅燒產(chǎn)物對水中苯酚類污染物的快速吸附[D]. 張昭陽.山東大學 2019
[3]一維Bi2MO6（M=W,Mo）異質結構的制備及光催化性能研究[D]. 王欽宇.齊魯工業(yè)大學 2019
[4]利用光催化技術處理含酚工業(yè)廢水的研究[D]. 商雪威.內(nèi)蒙古大學 2016
[5]金屬酞菁—碳納米管復合材料的合成及其催化性能研究[D]. 萬毅.常州大學 2016
本文編號：3536944
【文章來源】：齊魯工業(yè)大學山東省
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
水污染圖[4]
太陽能轉變?yōu)榛瘜W能，易于儲存，處理環(huán)境污染問題效果顯著。半導體光催化劑材料的導帶(CB)和價帶(VB)之間稱為禁帶(Eg)。在太陽光下照射時，半導體材料接收到的光照能量大于或者等于其禁帶時，價帶被激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對；還原能力的電子進入導帶，在價帶中留下空穴，空穴具備氧化能力。一些電子和空穴在半導體光催化劑的表面或者內(nèi)部進行重組，從而失去了氧化還原能力。遷移到導帶和價帶的電子和空穴會與催化劑材料表面的水或氧氣生成具有更強氧化還原能力的自由基。這些自由基將有機污染物降解為最終產(chǎn)物水和二氧化碳[11](圖1.2)。圖1.2半導體光催化機理圖[5]1.2Bi2MO6(M=Mo,W)光催化劑的研究進展1972年，初次利用二氧化鈦來分解水中的氰化物，越來越多的研究學者開始研究應用半導體光催化劑降解水中污染物的方法[12]。二氧化鈦具有穩(wěn)定性好，無毒等特點，引起了學者的研究熱情。但是，二氧化鈦作為半導體光催化劑，禁帶寬，只能吸收在太陽光譜中的紫外光（紫外光占據(jù)太陽光的5%)，嚴重影響了它在光催化領域的應用。因而，開發(fā)新型的光催化劑迫在眉睫，是光催化領域研究學者們急需解決的難題之一。截止目前，替代二氧化鈦的不同結構的半導體光催化材料的報道很多，例如Bi2MoO6[13]，Bi2WO6[14]，BiOI[15]等。其中Bi2MoO6作為代替的半導體光催化材料，它帶隙介于2.5-2.8eV之間，屬于Aurivillius家族的一員，具有Aurivillius層狀結構，以點相鄰的MoO6八面體夾層在(Bi2O2)2+單元中形成相似三明治結構。由于獨特的層狀結構，層與層間的電荷靜電作用，在受光激發(fā)后，促進了電子-空穴對的分離。Bi2MoO6半導體材料與二氧化鈦相比，太陽光的利用率明
第1章緒論4四周有四個苯環(huán)結構，苯環(huán)結構性質與苯環(huán)及其相似，因此易于被不同的取代基取代，合成取代基酞菁。在酞菁中不同的取代位置通常性質是不同的。(3)對稱與不對稱酞菁。根據(jù)取代基酞菁的結構，它分為對稱酞菁和不對稱酞菁。如果酞菁上的苯環(huán)被不同數(shù)量、不同的取代基所取代，容易生成對稱和不對稱的酞菁。圖1.3四硝基金屬酞菁結構[20]1.3.2酞菁化合物的合成方法介紹酞菁化合物近些年來發(fā)展極為迅速，越來越多的研究學者開始關注。它的用途也開始由最初的染料開始轉變，發(fā)展到眾多領域，包括太陽能電池，化學傳感器，有機半導體光催化材料等。酞菁類化合物的制備方法大致有以下幾種，使用鄰苯二甲腈合成[21]：該方法的產(chǎn)率高，制備的純度高，是目前最廣泛的合成方法，也可以采用該方法合成取代基酞菁。大部分的酞菁化合物都是通過該路線合成出來的。苯酐-尿素路線[22]：此方法的原料主要是價格較為低廉的鄰苯二甲酸酐以及尿素的含有氮的物質，它包含固相法和液相法兩種，固相法較為常見。將鄰苯二甲酸酐，尿素，鉬酸銨和金屬鹽離子按照一定的比例混合，不斷地加熱，攪拌，研磨，直至完全融化。維持數(shù)小時后，將反應物沖洗得到產(chǎn)物即為固相法。有些酞菁可以在低溫下合成，稱此為低溫合成法。1.3.3納米級金屬酞菁光催化劑的研究現(xiàn)狀酞菁內(nèi)環(huán)上形成空穴，嵌入金屬離子形成金屬酞菁。金屬酞菁具有穩(wěn)定性好，無毒，耐酸堿腐蝕等性質，近年來，被越來越多的科研工作者應用在催化領域。依據(jù)金屬酞菁不同的中心金屬元素，金屬酞菁具有不同的性質。例如酞菁銅，酞菁鈷氧化性能較好，而酞菁鋅表現(xiàn)出良好的光催化性能。ZengcaiGuo等[23]溶劑熱法制備酞菁鋅空管，通過XRD，SEM，TEM等測量了酞菁鋅的組成以及形貌，光催化降解RhB溶液時展現(xiàn)出高效?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]金屬酞菁的固相法合成[J]. 殷煥順,鄧建成,周燕. 染料與染色. 2004(03)
碩士論文
[1]磁性生物炭活化過硫酸鹽降解水中有機污染物的研究[D]. 榮幸.山東大學 2019
[2]Mg-Al LDH/SWCNT復合材料的煅燒產(chǎn)物對水中苯酚類污染物的快速吸附[D]. 張昭陽.山東大學 2019
[3]一維Bi2MO6（M=W,Mo）異質結構的制備及光催化性能研究[D]. 王欽宇.齊魯工業(yè)大學 2019
[4]利用光催化技術處理含酚工業(yè)廢水的研究[D]. 商雪威.內(nèi)蒙古大學 2016
[5]金屬酞菁—碳納米管復合材料的合成及其催化性能研究[D]. 萬毅.常州大學 2016
本文編號：3536944
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