本文關(guān)鍵詞：新型異質(zhì)結(jié)可見光響應(yīng)光催化劑的制備及性能表征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光催化是一項綠色環(huán)保、有廣泛應(yīng)用前景的環(huán)境污染處理技術(shù)，它具有降解徹底、無選擇性、不產(chǎn)生二次污染等特點。但TiO_2的禁帶寬度為3.2eV，僅可以吸收波長小于387nm的紫外光，對太陽能利用率低，同時光生電子-空穴對復(fù)合幾率高，這些因素限制了光催化技術(shù)實際應(yīng)用的發(fā)展。人們通過許多方法對TiO_2進(jìn)行改性，如染料敏化、離子摻雜、貴金屬沉積和半導(dǎo)體復(fù)合，提高了量子效率，改善了TiO_2的可見光響應(yīng)性。但是這些方法都有各自的缺點。異質(zhì)結(jié)是半導(dǎo)體領(lǐng)域的一個重要概念，其內(nèi)建電場能夠驅(qū)使光生電子-空穴有效分離，寬帶半導(dǎo)體復(fù)合窄帶半導(dǎo)體構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)還能疊加兩者的光響應(yīng)能力，在光催化劑的研制過程中引入異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)有望解決TiO_2光催化劑存在的問題。本文通過較簡單方便的研磨-煅燒法制備了一系列的異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，并利用X—射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜(EDS)以及紫外可見光漫反射光譜(DRS)等手段對所得材料的結(jié)構(gòu)、形貌以及光學(xué)性能等進(jìn)行了表征，并進(jìn)行了光催化性能的測試，主要研究內(nèi)容和結(jié)果歸納如下: (1)采用水熱法分別合成了CuBi_2O_4和ZnO，，通過研磨-煅燒法制備了新型的p-n異質(zhì)結(jié)催化劑CuBi_2O_4/ZnO，通過Rh-B的光催化降解反應(yīng)進(jìn)行光催化劑的光催化活性評價。結(jié)果顯示，在可見光照射下，p-n異質(zhì)結(jié)光催化劑CuBi_2O_4/ZnO的光催化活性遠(yuǎn)高于純的ZnO、CuBi_2O_4和未經(jīng)研磨的p-CuBi_2O_4與n-ZnO的混合物。CuBi_2O_4的最佳負(fù)載質(zhì)量比例為5%。通過p-n結(jié)原理和價帶理論對CuBi_2O_4對CuBi_2O_4/ZnO的光催化活性影響機制進(jìn)行了討論研究。 (2)采用水熱法分別合成了CuBi_2O_4和NaTaO_3，通過研磨-煅燒法制備了新型的p-n異質(zhì)結(jié)催化劑CuBi_2O_4/NaTaO_3，通過甲基藍(lán)的光催化降解褪色反應(yīng)進(jìn)行光催化劑的光催化活性評價。當(dāng)CuBi_2O_4的最佳負(fù)載量為50.0wt%，煅燒溫度為500℃時，表現(xiàn)出最佳的光催化活性，CuBi_2O_4/NaTaO_3可以在60min幾乎可以將甲基藍(lán)完全降解。由于CuBi_2O_4/NaTaO_3的界面上有p-n異質(zhì)結(jié)的形成，內(nèi)部電場促使生光生電子-空穴對的分離，從而使復(fù)合異質(zhì)結(jié)催化劑的光催化活性大大提高。 (3)采用水熱法分別合成了CuBi_2O_4和BaTiO_3，通過研磨-煅燒法制備了新型的p-n異質(zhì)結(jié)催化劑CuBi_2O_4/BaTiO_3，通過甲基藍(lán)的光催化降解褪色反應(yīng)進(jìn)行光催化劑的光催化活性評價。當(dāng)CuBi_2O_4的最佳負(fù)載量為30.0wt%，煅燒溫度為600℃時，表現(xiàn)出最佳的光催化活性，CuBi_2O_4/BaTiO_3可以在120min幾乎可以將甲基藍(lán)完全降解。由于CuBi_2O_4/BaTiO_3的界面上有p-n異質(zhì)結(jié)的形成，內(nèi)部電場促使生光生電子-空穴對的分離，從而使復(fù)合異質(zhì)結(jié)催化劑的光催化活性大大提高。
【關(guān)鍵詞】：納米材料 光催化 可見光 異質(zhì)結(jié) 電子-空穴分離
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 前言10-11
• 1.2 半導(dǎo)體光催化簡介11-17
• 1.2.1 研究背景11-12
• 1.2.2 光催化劑和光催化氧化技術(shù)概述12-13
• 1.2.3 半導(dǎo)體光催化的基本原理13-15
• 1.2.4 光催化的應(yīng)用15-17
• 1.2.5 現(xiàn)有光催化劑存在的問題17
• 1.3 半導(dǎo)體光催化劑的改性技術(shù)17-20
• 1.3.1 金屬離子摻雜18
• 1.3.2 非金屬離子摻雜18
• 1.3.3 貴金屬沉積18-19
• 1.3.4 復(fù)合半導(dǎo)體19-20
• 1.3.5 染料光敏化20
• 1.4 異質(zhì)結(jié)光催化劑概況20-24
• 1.4.1 p-n 異質(zhì)結(jié)界面的內(nèi)建電場22
• 1.4.2 p-n 異質(zhì)結(jié)界面的電荷遷移規(guī)律22-24
• 1.4.3 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法24
• 1.5 本文研究的目的、意義及主要內(nèi)容24-26
• 1.5.1 本文研究的目的和意義24
• 1.5.2 本文研究的主要內(nèi)容24-26
• 第二章 異質(zhì)結(jié)光催化劑 CuBi_2O_4/ ZnO 的制備及其光催化性能研究26-40
• 2.1 前言26-27
• 2.2 實驗部分27-30
• 2.2.1 實驗設(shè)計27
• 2.2.2 實驗原料和儀器27-28
• 2.2.3 ZnO 粉末的制備28-29
• 2.2.4 CuBi_2O_4粉末的制備29
• 2.2.5 p-n 異質(zhì)結(jié)光催化劑 p-CuBi_2O_4/n-ZnO 的制備29
• 2.2.6 表征29-30
• 2.2.7 光催化活性的測定30
• 2.3 結(jié)果與討論30-37
• 2.3.1 產(chǎn)物的 XRD 表征30-32
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡32-34
• 2.3.3 紫外-可見光漫反射光譜分析34-35
• 2.3.4 光催化活性的評價35-37
• 2.4 反應(yīng)機理的探討37-39
• 2.5 結(jié)論39-40
• 第三章 異質(zhì)結(jié)催化劑 CuBi_2O_4/NaTaO_3的制備和光催化性能研究40-55
• 3.1 前言40-41
• 3.2 實驗部分41-45
• 3.2.1 實驗設(shè)計41
• 3.2.2 實驗原料和儀器41-42
• 3.2.3 NaTaO_3粉末的制備42-43
• 3.2.4 CuBi_2O_4粉末的制備43
• 3.2.5 p-n 異質(zhì)結(jié)光催化劑 p-CuBi_2O_4/n-NaTaO_3的制備43
• 3.2.6 表征43-44
• 3.2.7 光催化活性的測定44-45
• 3.3 結(jié)果與討論45-52
• 3.3.1 產(chǎn)物的 XRD 表征45-47
• 3.3.2 掃描電子顯微鏡47-48
• 3.3.3 紫外-可見光漫反射光譜分析48-50
• 3.3.4 CuBi_2O_4的負(fù)載量對光催化活性的影響50-51
• 3.3.5 煅燒溫度對光催化活性的影響51-52
• 3.4 反應(yīng)機理的探討52-54
• 3.5 結(jié)論54-55
• 第四章 異質(zhì)結(jié)光催化劑 CuBi_2O_4/BaTiO_3的制備與光催化性能研究55-70
• 4.1 前言55-56
• 4.2 實驗部分56-59
• 4.2.1 實驗設(shè)計56
• 4.2.2 實驗原料和儀器56-57
• 4.2.3 BaTiO_3粉末的制備57
• 4.2.4 CuBi_2O_4粉末的制備57-58
• 4.2.5 p-n 異質(zhì)結(jié)光催化劑 p-CuBi_2O_4/n-BaTiO_3的制備58
• 4.2.6 表征58
• 4.2.7 光催化活性的測定58-59
• 4.3 結(jié)果與討論59-67
• 4.3.1 產(chǎn)物的 XRD 表征59-62
• 4.3.2 掃描電子顯微鏡62-64
• 4.3.3 紫外-可見光漫反射光譜分析64-65
• 4.3.4 CuBi_2O_4的負(fù)載量對光催化活性的影響65-66
• 4.3.5 煅燒溫度對光催化活性的影響66-67
• 4.4 反應(yīng)機理的探討67-69
• 4.5 結(jié)論69-70
• 第五章 全文總結(jié)70-71
• 參考文獻(xiàn)71-80
• 致謝80-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄81

【參考文獻(xiàn)】

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1 肖建民;論氫能源和氫能源系統(tǒng)[J];世界科技研究與發(fā)展;1997年01期

  本文關(guān)鍵詞：新型異質(zhì)結(jié)可見光響應(yīng)光催化劑的制備及性能表征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：425335