鈦酸鉍鈉光催化與壓電催化性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-12-16 14:48
半導(dǎo)體光催化材料由于在解決環(huán)境問題和世界能源問題上表現(xiàn)出的巨大潛力,而受到廣泛的關(guān)注和研究。傳統(tǒng)的光催化材料,如TiO2、WO3、ZnO等)的帶隙較寬,只能被紫外光激發(fā),且載流子復(fù)合嚴(yán)重,所以其可見光光催化活性較低。因此,探索發(fā)展具有可見光響應(yīng)的高活性光催化材料很有必要。很多具有壓電性的半導(dǎo)體因其存在內(nèi)建電場能夠促進(jìn)光生電荷的定向分離,因而被用于光-壓電協(xié)同催化。其中,部分層狀結(jié)構(gòu)的Bi系光催化材料,由于具有壓電性能而吸引了大量研究者的研究興趣。鈦酸鉍鈉具有成本低廉,制備工藝簡單以及良好的壓電性能等特點(diǎn),因此本文將研究不同形貌鈦酸鉍鈉(Na0.5Bi0.5TiO3和Na0.5Bi4.5Ti4O15)材料的光催化、壓電催化以及協(xié)同催化活性與機(jī)理。首先采用水熱法在不同礦化劑NaOH濃度下合成得到不同形貌Na0.5Bi0.5TiO3...
【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
半導(dǎo)體光催化劑光催化機(jī)理圖
3和壓電體，所有的熱釋電體也都是具有壓電性，但是僅有部分壓電材料屬于鐵電體和熱釋電體（圖1-3）。圖1-3壓電體、熱釋電體、鐵電體關(guān)系圖不論誘導(dǎo)原因是什么（機(jī)械應(yīng)力、溫度變化、自發(fā)形成），內(nèi)建場都可以影響發(fā)生在壓電體表面的化學(xué)反應(yīng)。例如，在TiO2催化反應(yīng)體系中，離子溶液中局部化學(xué)勢不同，不同界面附近能帶發(fā)生彎曲，載流子就會(huì)移向不同的界面參加化學(xué)反應(yīng)。但是在鐵電體材料中，如BaTiO3，在內(nèi)部電荷極化的作用下，材料會(huì)產(chǎn)生自發(fā)內(nèi)建常同時(shí)，這種極化作用可以被半導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子和外部界面所吸附的溶液離子所產(chǎn)生去極化場所中和（圖1-4）。如圖1-5所示，BaTiO3不同表面由于極化作用導(dǎo)致電圖1-4電解質(zhì)溶液中受應(yīng)力作用的BaTiO3電荷分布圖（Z,Liang2019）圖1-5受應(yīng)力作用的BaTiO3電子、空穴行為圖（Z,Liang2019）勢不同（圖中正電荷用C+表示，負(fù)電荷表面用C-表示），因?yàn)檎姾杀砻骐妱荽笥趦?nèi)部電勢，負(fù)電荷表面電勢小于內(nèi)部電勢，所以負(fù)電荷表面附近能帶向上彎曲而正電荷表面附近能帶向下彎曲。由于此種原因，半導(dǎo)體內(nèi)部的自由載流子會(huì)分別在負(fù)電荷面和正電荷面附近積累，從而促進(jìn)了電荷分離效率。內(nèi)建場類似一個(gè)材料內(nèi)部的p-n
3和壓電體，所有的熱釋電體也都是具有壓電性，但是僅有部分壓電材料屬于鐵電體和熱釋電體（圖1-3）。圖1-3壓電體、熱釋電體、鐵電體關(guān)系圖不論誘導(dǎo)原因是什么（機(jī)械應(yīng)力、溫度變化、自發(fā)形成），內(nèi)建場都可以影響發(fā)生在壓電體表面的化學(xué)反應(yīng)。例如，在TiO2催化反應(yīng)體系中，離子溶液中局部化學(xué)勢不同，不同界面附近能帶發(fā)生彎曲，載流子就會(huì)移向不同的界面參加化學(xué)反應(yīng)。但是在鐵電體材料中，如BaTiO3，在內(nèi)部電荷極化的作用下，材料會(huì)產(chǎn)生自發(fā)內(nèi)建常同時(shí)，這種極化作用可以被半導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子和外部界面所吸附的溶液離子所產(chǎn)生去極化場所中和（圖1-4）。如圖1-5所示，BaTiO3不同表面由于極化作用導(dǎo)致電圖1-4電解質(zhì)溶液中受應(yīng)力作用的BaTiO3電荷分布圖（Z,Liang2019）圖1-5受應(yīng)力作用的BaTiO3電子、空穴行為圖（Z,Liang2019）勢不同（圖中正電荷用C+表示，負(fù)電荷表面用C-表示），因?yàn)檎姾杀砻骐妱荽笥趦?nèi)部電勢，負(fù)電荷表面電勢小于內(nèi)部電勢，所以負(fù)電荷表面附近能帶向上彎曲而正電荷表面附近能帶向下彎曲。由于此種原因，半導(dǎo)體內(nèi)部的自由載流子會(huì)分別在負(fù)電荷面和正電荷面附近積累，從而促進(jìn)了電荷分離效率。內(nèi)建場類似一個(gè)材料內(nèi)部的p-n
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]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)
[2]鉍系光催化劑的形貌調(diào)控與表面改性研究進(jìn)展[J]. 赫榮安,曹少文,余家國. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(12)
[3]ABO3-based photocatalysts for water splitting[J]. Jinwen Shi,Liejin Guo. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)
本文編號：3538324
【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
半導(dǎo)體光催化劑光催化機(jī)理圖
3和壓電體，所有的熱釋電體也都是具有壓電性，但是僅有部分壓電材料屬于鐵電體和熱釋電體（圖1-3）。圖1-3壓電體、熱釋電體、鐵電體關(guān)系圖不論誘導(dǎo)原因是什么（機(jī)械應(yīng)力、溫度變化、自發(fā)形成），內(nèi)建場都可以影響發(fā)生在壓電體表面的化學(xué)反應(yīng)。例如，在TiO2催化反應(yīng)體系中，離子溶液中局部化學(xué)勢不同，不同界面附近能帶發(fā)生彎曲，載流子就會(huì)移向不同的界面參加化學(xué)反應(yīng)。但是在鐵電體材料中，如BaTiO3，在內(nèi)部電荷極化的作用下，材料會(huì)產(chǎn)生自發(fā)內(nèi)建常同時(shí)，這種極化作用可以被半導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子和外部界面所吸附的溶液離子所產(chǎn)生去極化場所中和（圖1-4）。如圖1-5所示，BaTiO3不同表面由于極化作用導(dǎo)致電圖1-4電解質(zhì)溶液中受應(yīng)力作用的BaTiO3電荷分布圖（Z,Liang2019）圖1-5受應(yīng)力作用的BaTiO3電子、空穴行為圖（Z,Liang2019）勢不同（圖中正電荷用C+表示，負(fù)電荷表面用C-表示），因?yàn)檎姾杀砻骐妱荽笥趦?nèi)部電勢，負(fù)電荷表面電勢小于內(nèi)部電勢，所以負(fù)電荷表面附近能帶向上彎曲而正電荷表面附近能帶向下彎曲。由于此種原因，半導(dǎo)體內(nèi)部的自由載流子會(huì)分別在負(fù)電荷面和正電荷面附近積累，從而促進(jìn)了電荷分離效率。內(nèi)建場類似一個(gè)材料內(nèi)部的p-n
3和壓電體，所有的熱釋電體也都是具有壓電性，但是僅有部分壓電材料屬于鐵電體和熱釋電體（圖1-3）。圖1-3壓電體、熱釋電體、鐵電體關(guān)系圖不論誘導(dǎo)原因是什么（機(jī)械應(yīng)力、溫度變化、自發(fā)形成），內(nèi)建場都可以影響發(fā)生在壓電體表面的化學(xué)反應(yīng)。例如，在TiO2催化反應(yīng)體系中，離子溶液中局部化學(xué)勢不同，不同界面附近能帶發(fā)生彎曲，載流子就會(huì)移向不同的界面參加化學(xué)反應(yīng)。但是在鐵電體材料中，如BaTiO3，在內(nèi)部電荷極化的作用下，材料會(huì)產(chǎn)生自發(fā)內(nèi)建常同時(shí)，這種極化作用可以被半導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子和外部界面所吸附的溶液離子所產(chǎn)生去極化場所中和（圖1-4）。如圖1-5所示，BaTiO3不同表面由于極化作用導(dǎo)致電圖1-4電解質(zhì)溶液中受應(yīng)力作用的BaTiO3電荷分布圖（Z,Liang2019）圖1-5受應(yīng)力作用的BaTiO3電子、空穴行為圖（Z,Liang2019）勢不同（圖中正電荷用C+表示，負(fù)電荷表面用C-表示），因?yàn)檎姾杀砻骐妱荽笥趦?nèi)部電勢，負(fù)電荷表面電勢小于內(nèi)部電勢，所以負(fù)電荷表面附近能帶向上彎曲而正電荷表面附近能帶向下彎曲。由于此種原因，半導(dǎo)體內(nèi)部的自由載流子會(huì)分別在負(fù)電荷面和正電荷面附近積累，從而促進(jìn)了電荷分離效率。內(nèi)建場類似一個(gè)材料內(nèi)部的p-n
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]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)
[2]鉍系光催化劑的形貌調(diào)控與表面改性研究進(jìn)展[J]. 赫榮安,曹少文,余家國. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(12)
[3]ABO3-based photocatalysts for water splitting[J]. Jinwen Shi,Liejin Guo. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)
本文編號：3538324
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