本文關(guān)鍵詞：低維鎢酸鉍基異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料的合成與光催化性能研究

  更多相關(guān)文章： 一維 鎢酸鉍 異質(zhì)結(jié)構(gòu) 光催化

【摘要】：鎢酸鉍(Bi_2WO_6)是一種由[Bi_2O_2]~(2+)層和[WO4]2-層交替排列構(gòu)成的鈣鈦礦層狀結(jié)構(gòu)的新型可見光響應(yīng)型光催化劑。它的導(dǎo)帶是由W 5d軌道組成,價(jià)帶由O 2p和Bi 6s雜化軌道組成,這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其禁帶寬度較窄(約為2.7 eV),能被可見光激發(fā),具有較高的光催化活性。雖然關(guān)于不同形貌、不同結(jié)構(gòu)的Bi_2WO_6光催化劑的可控合成方法已經(jīng)取得很大進(jìn)展,但是由于其光生電荷復(fù)合率較高,導(dǎo)致其光催化活性仍然較低,所以尋找合適的物質(zhì)來(lái)構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)是克服這一缺點(diǎn)的重要方法。另外,通過(guò)改變合成方法優(yōu)化半導(dǎo)體的形貌,進(jìn)而增大其比表面積以及光催化活性位點(diǎn),也是提高光催化活性的重要途徑之一。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.通過(guò)靜電紡絲技術(shù)和焙燒過(guò)程相結(jié)合成功合成了直徑為500 nm-1μm的In_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)微米帶。合成的In_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)微米帶具有良好的形貌特征;與純相Bi_2WO_6相比,該異質(zhì)結(jié)構(gòu)微米帶在模擬太陽(yáng)光照下具有增強(qiáng)的光催化活性,4.5 h光照下對(duì)甲基橙(MO)的降解率可達(dá)82%,而純相Bi_2WO_6的降解率僅為54.1%。2.通過(guò)調(diào)控紡絲工藝參數(shù)和焙燒工藝,成功制備出直徑約為300 nm的一維CeO_2/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維。由于CeO_2/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維可以促進(jìn)光生電子空穴的分離且催化劑和反應(yīng)物之間具有較大的接觸面積,因此其在可見光照射下對(duì)于降解羅丹明B(RhB)具有很好的光催化活性,且能夠很好地分離出來(lái)進(jìn)行循環(huán)降解實(shí)驗(yàn)。3.可控電紡合成結(jié)合燒結(jié)工藝成功合成了直徑約為500 nm的一維ZnO/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)亞微米帶。樣品呈現(xiàn)出良好的形貌和穩(wěn)定性,異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建促進(jìn)了光生電子空穴的分離,較大的比表面積提供了更多的反應(yīng)活性位點(diǎn),使得該催化劑在紫外-可見光的照射下降解羅丹明B(Rh B)時(shí),具有良好的循環(huán)降解性能。本文還對(duì)ZnO/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)亞微米帶的合成機(jī)理和光催化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析。4.結(jié)合靜電紡絲法和焙燒過(guò)程這一直接簡(jiǎn)單的工藝成功制備出直徑約為300-500 nm的一維α-Fe_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維,發(fā)現(xiàn)α-Fe_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建可以抑制光生電子空穴對(duì)的復(fù)合,與純相Bi_2WO_6相比,α-Fe_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維在可見光照射下降解亞甲基藍(lán)(MB)具有更好的光催化活性,降解率達(dá)82.04%。5.通過(guò)改變靜電紡絲前驅(qū)溶膠的配比參數(shù)和焙燒程序成功制備出直徑約為300 nm的一維α-Fe_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管。實(shí)驗(yàn)表明,α-Fe_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管是由α-Fe_2O_3納米顆粒和Bi_2WO_6納米片組成的,且這一新穎的形貌特征可以增大催化劑的比表面積,從而提高其光催化性能。與純相Bi_2WO_6相比,該α-Fe_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管光催化劑不僅提高了在可見光下降解羅丹明B(RhB)的光催化活性,且容易分離,可進(jìn)行回收循環(huán)降解實(shí)驗(yàn)。綜上所述,本論文的研究工作主要是通過(guò)結(jié)合靜電紡絲技術(shù)和焙燒工藝制備鎢酸鉍基異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料,并對(duì)不同有機(jī)染料進(jìn)行降解,研究比較了異質(zhì)結(jié)構(gòu)和純相鎢酸鉍材料的光催化性能、穩(wěn)定性以及可循環(huán)實(shí)驗(yàn)。另外,本論文還對(duì)異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料光催化劑的合成機(jī)理和光催化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了討論。
【關(guān)鍵詞】：一維 鎢酸鉍 異質(zhì)結(jié)構(gòu) 光催化
【學(xué)位授予單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 靜電紡絲技術(shù)簡(jiǎn)介15
• 1.3 靜電紡絲技術(shù)在光催化方面的優(yōu)勢(shì)15-16
• 1.4 兩種半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光催化反應(yīng)機(jī)理16
• 1.5 本論文研究?jī)?nèi)容16-19
• 第2章 In_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)微米帶的合成及其光催化性能研究19-27
• 2.1 前言19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分19-21
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑19
• 2.2.2 前驅(qū)體溶膠的配置19-20
• 2.2.3 靜電紡絲過(guò)程及焙燒20
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器20
• 2.2.5 光催化性能測(cè)試20-21
• 2.3 結(jié)果與討論21-26
• 2.3.1 樣品的TG-DSC表征21
• 2.3.2 樣品的FT-IR測(cè)試21-22
• 2.3.3 樣品的XRD測(cè)試22-23
• 2.3.4 樣品的形貌表征23-25
• 2.3.5 樣品的BET表征25
• 2.3.6 樣品的漫反射測(cè)試25-26
• 2.3.7 樣品的光催化性能測(cè)試26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 CeO_2/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維的合成及其光催化性能研究27-39
• 3.1 前言27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分27-28
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑27
• 3.2.2 前驅(qū)體溶膠的配置27
• 3.2.3 靜電紡絲過(guò)程及焙燒27-28
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器28
• 3.2.5 光催化性能測(cè)試28
• 3.3 結(jié)果與討論28-37
• 3.3.1 樣品的TG-DSC表征28-29
• 3.3.2 樣品的FT-IR表征29-30
• 3.3.3 樣品的Raman表征30
• 3.3.4 樣品的形貌表征30-32
• 3.3.5 樣品的XRD測(cè)試32-33
• 3.3.6 樣品的XPS測(cè)試33-34
• 3.3.7 樣品的BET表征34-35
• 3.3.8 樣品的紫外漫反射與光催化性能測(cè)試35-36
• 3.3.9 樣品的光催化反應(yīng)機(jī)理36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第4 章一維ZnO/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)亞微米帶的靜電紡絲合成及其光催化性能研究39-53
• 4.1 前言39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分39-41
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑39-40
• 4.2.2 前驅(qū)體溶膠制備40
• 4.2.3 靜電紡絲過(guò)程過(guò)程及焙燒40
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器40-41
• 4.2.5 光催化性能測(cè)試41
• 4.3 結(jié)果與討論41-52
• 4.3.1 樣品的TG-DSC表征41-42
• 4.3.2 樣品的FT-IR表征42-43
• 4.3.3 樣品的XRD測(cè)試43
• 4.3.4 樣品的形貌表征43-45
• 4.3.5 樣品的XPS測(cè)試45-46
• 4.3.6 樣品的BET表征46-47
• 4.3.7 樣品的紫外漫反射測(cè)試47-48
• 4.3.8 樣品的光催化性能測(cè)試48-51
• 4.3.9 樣品的光催化反應(yīng)機(jī)理51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 靜電紡絲合成α-Fe_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米纖維及其光催化性能研究53-61
• 5.1 前言53
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方案53-54
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑53
• 5.2.2 前驅(qū)體溶膠的配置53
• 5.2.3 靜電紡絲過(guò)程及焙燒53-54
• 5.2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器54
• 5.2.5 光催化性能測(cè)試54
• 5.3 結(jié)果與討論54-60
• 5.3.1 樣品的TG-DSC表征54-55
• 5.3.2 樣品的XRD測(cè)試55-56
• 5.3.3 樣品的形貌表征56-58
• 5.3.4 樣品的XPS測(cè)試58
• 5.3.5 樣品的BET表征58-59
• 5.3.6 樣品的紫外漫反射測(cè)試59
• 5.3.7 樣品的光催化性能測(cè)試59-60
• 5.3.8 樣品的光催化反應(yīng)機(jī)理60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第6章 α-Fe_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管的合成及其光催化性能研究61-69
• 6.1 前言61
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分61-63
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑61
• 6.2.2 前驅(qū)體溶膠的配置61-62
• 6.2.3 靜電紡絲過(guò)程及焙燒62
• 6.2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器62
• 6.2.5 光催化性能測(cè)試62
• 6.2.6 α-Fe_2O_3/Bi_2WO_6異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米管的形成機(jī)理62-63
• 6.3 結(jié)果與討論63-68
• 6.3.1 樣品的XRD測(cè)試63-64
• 6.3.2 樣品的形貌表征64-66
• 6.3.3 樣品的XPS測(cè)試66
• 6.3.4 樣品的BET表征66-67
• 6.3.5 樣品的紫外漫反射和光催化性能測(cè)試67-68
• 6.4 本章小結(jié)68-69
• 第7章 結(jié)論與展望69-71
• 7.1 結(jié)論69-70
• 7.1.1 本論文研究創(chuàng)新點(diǎn)69-70
• 7.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-81
• 致謝81-83
• 在學(xué)期間主要科研成果83
• 一、發(fā)表學(xué)術(shù)論文83
• 二、其它科研成果83

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2 張振飛;劉海瑞;張華;劉旭光;賈虎生;許并社;;ZnO/Ag球形異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料的制備及其吸光性能研究[J];人工晶體學(xué)報(bào);2013年12期

3 錢學(xué)e，

本文編號(hào)：753790