發(fā)布時(shí)間：2017-09-15 17:31

  本文關(guān)鍵詞：水熱條件下無機(jī)纖維表面涂層原位生長與光催化性能研究

  更多相關(guān)文章： 直接水熱法 EDTA輔助水熱法 溶劑熱法 BiVO_4 Bi_2MoO_6 可見光光催化劑

【摘要】：BiVO4、Bi2MoO6是窄禁帶三元半導(dǎo)體化合物,在可見光下具有良好的光催化活性,然而粉末狀的光催化劑有顆粒易團(tuán)聚、不易分離回收的缺點(diǎn),嚴(yán)重限制了其工業(yè)化應(yīng)用。負(fù)載型光催化劑可以有效克服上述缺點(diǎn),擴(kuò)大光催化材料的適用范圍。本論文利用直接水熱法、EDTA輔助水熱法和乙二醇輔助溶劑熱法制備了不同形貌的碳纖維負(fù)載BiVO4復(fù)合材料(BiO4/VCFs)、碳纖維負(fù)載Bi2MoO6復(fù)合材料(Bi2MoO6/CFs)。通過X射線衍射(XRD),電子掃描顯微鏡(SEM)、紫外-可見漫反射吸收光譜(UV-Vis DRS)等分析表征手段對不同反應(yīng)條件下制備的BiVO4/CFs、Bi2MoO6/CFs樣品進(jìn)行表征,并測試其光催化性能。主要研究內(nèi)容包括以下3個方面：(1)采用直接水熱法制備了BiVO4/CFs可見光光催化劑。該方法制備的樣品結(jié)晶度好、負(fù)載較為均勻、BiVO4顆粒尺寸小、具有較好的可見光光催化活性。研究了前驅(qū)體溶液pH值和水熱時(shí)間對樣品結(jié)晶形貌、結(jié)晶度、負(fù)載率和光催化性能的影響。結(jié)果表明,適度的酸性條件有利于單斜相BiVO4的形成,而強(qiáng)酸性則會抑制BiVO4晶核的生成和晶體生長,大大降低了碳纖維表面BiVO4的負(fù)載量；水熱時(shí)間較短(如2h)并不能形成BiVO4的均勻涂層,不利于樣品的光催化性能的提高。而水熱時(shí)間過長(如16 h)則會形成過厚的BiVO4涂層,顆粒團(tuán)聚且容易脫落,不利于分離回收；所以,水熱溫度180℃、前驅(qū)體溶液pH=3、水熱時(shí)間8h是直接水熱法制備BiVO4/CFs光催化劑的最優(yōu)工藝條件。(2)采用EDTA輔助水熱法制備了BiVO4/CFs可見光光催化劑。該方法制備的樣品結(jié)晶度好、負(fù)載均勻致密、BiVO4呈現(xiàn)片狀結(jié)構(gòu)、具有良好的可見光吸收特性和光催化活性。研究了水熱時(shí)間和前驅(qū)體pH值對樣品的影響。結(jié)果表明,BiVO4涂層的結(jié)晶度和負(fù)載率都隨著水熱時(shí)間的增加而變好。前驅(qū)體pH值則主要影響B(tài)iVO4的結(jié)晶形貌。當(dāng)pH值等于1時(shí),BiVO4晶核較多且呈現(xiàn)塊狀結(jié)晶；pH值等于2時(shí),BiVO4晶核數(shù)量減少,微晶變?yōu)槠瑺?碳纖維表面負(fù)載均勻；pH值等于3時(shí),晶核數(shù)量繼續(xù)減少同時(shí)片狀BiVO4厚度更薄,直徑更大,碳纖維表面負(fù)載較少。所以BiVO4/CFs的最佳制備工藝為水熱時(shí)間5 h,水熱溫度180℃,前驅(qū)體pH值為2。(3)采用乙二醇輔助溶劑熱法制備了Bi2MoO6/CFs可見光光催化劑。該方法制備的樣品在碳纖維表面形成了Bi2MoO6納米片涂層,涂層均勻致密、厚度適中、結(jié)晶度好,其具有良好的光吸收特性和光催化活性。研究了不同溶劑、反應(yīng)物濃度、溶劑熱時(shí)間、溶劑熱溫度等對樣品形成、結(jié)晶度和表面形貌的影響。結(jié)果表明,溶劑選用甲醇比乙醇更有利于結(jié)晶；反應(yīng)物濃度不宜過高,5 mmol/L的Bi(NO)3和Na2MoO4混合溶液即可在碳纖維表面形成Bi2MoO6納米片涂層；溶劑熱時(shí)間和溶劑熱溫度都影響著Bi2MoO6/CFs結(jié)晶度和表面形貌。低于120℃能形成無定型涂層,適當(dāng)增加溶劑熱溫度有利于納米片結(jié)構(gòu)涂層生成,延長溶劑熱時(shí)間,有利于Bi2MoO6相結(jié)晶,但過長的保溫時(shí)間使微晶結(jié)晶形貌從納米片結(jié)構(gòu)變?yōu)閳F(tuán)聚態(tài)納米棒。在180℃,反應(yīng)時(shí)間8h的溶劑熱條件下,可制得具有均勻納米片結(jié)構(gòu)的Bi2MoO6涂層。
【關(guān)鍵詞】：直接水熱法 EDTA輔助水熱法 溶劑熱法 BiVO_4 Bi_2MoO_6 可見光光催化劑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB306;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 前言12-16
• 1.1.1 光催化研究背景12-13
• 1.1.2 光催化基本原理13-14
• 1.1.3 光催化應(yīng)用14-16
• 1.2 鉍系可見光光催化劑的研究進(jìn)展16-20
• 1.2.1 氧化鉍17
• 1.2.2 鹵氧化鉍(X=Cl,Br,I)17-18
• 1.2.3 鉍系金屬復(fù)合氧化物18-20
• 1.3 光催化現(xiàn)存問題及解決辦法20
• 1.4 碳纖維簡介20-23
• 1.4.1 碳纖維的分類和主要性質(zhì)20-21
• 1.4.2 碳纖維的應(yīng)用21-23
• 1.4.3 碳纖維負(fù)載光催化劑研究23
• 1.5 研究的目的與意義23-24
• 1.6 主要研究內(nèi)容24-26
• 第2章 直接水熱法制備BiVO_4/CFs光催化劑及性能表征26-37
• 2.1 引言26-27
• 2.2 試驗(yàn)試劑27
• 2.3 試驗(yàn)儀器27-28
• 2.3.1 樣品制備儀器27-28
• 2.3.2 樣品表征儀器28
• 2.4 BiVO_4/CFs可見光光催化劑的制備28-29
• 2.4.1 碳纖維預(yù)處理28-29
• 2.4.2 試驗(yàn)部分29
• 2.5 光催化性能評價(jià)試驗(yàn)29-31
• 2.5.1 光催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置29-30
• 2.5.2 光催化試驗(yàn)30-31
• 2.6 結(jié)果與討論31-36
• 2.6.1 水熱pH值的影響31-33
• 2.6.2 水熱時(shí)間的影響33-35
• 2.6.3 光催化性能評價(jià)35-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 第3章 EDTA輔助水熱法制備BiVO_4/CFs光催化劑與性能表征37-50
• 3.1 引言37-38
• 3.2 試驗(yàn)試劑38
• 3.3 試驗(yàn)儀器38-40
• 3.3.1 樣品制備儀器38-39
• 3.3.2 樣品表征儀器39-40
• 3.4 BiVO_4/CFs可見光光催化劑的制備40
• 3.4.1 碳纖維預(yù)處理40
• 3.4.2 試驗(yàn)過程40
• 3.5 光催化性能評價(jià)試驗(yàn)40-41
• 3.6 結(jié)果與討論41-49
• 3.6.1 水熱時(shí)間的影響43-45
• 3.6.2 水熱pH值的影響45-46
• 3.6.3 紫外-可見吸收光譜分析46-48
• 3.6.4 光催化性能評價(jià)48-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第4章 Bi_2MoO_6/CFs可見光光催化劑的制備與表征50-64
• 4.1 引言50-51
• 4.2 試驗(yàn)試劑51
• 4.3 試驗(yàn)儀器51-53
• 4.3.1 樣品制備儀器51-52
• 4.3.2 樣品表征儀器52-53
• 4.4 Bi_2MoO_6/CFs可見光光催化劑的制備53
• 4.4.1 碳纖維預(yù)處理53
• 4.4.2 Bi_2MoO_6/CFs可見光光催化劑的制備53
• 4.5 光催化性能評價(jià)試驗(yàn)53-54
• 4.6 結(jié)果與討論54-63
• 4.6.1 溶劑熱溫度的影響56-58
• 4.6.2 溶劑熱時(shí)間的影響58-59
• 4.6.3 不同溶劑的影響59-60
• 4.6.4 反應(yīng)物濃度的影響60-61
• 4.6.5 紫外-可見吸收光譜分析61-62
• 4.6.6 可見光光催化性能評價(jià)62-63
• 4.7 本章小結(jié)63-64
• 第5章 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文77-78
• 致謝78

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;光催化劑及其應(yīng)用[J];大眾標(biāo)準(zhǔn)化;2002年10期

2 ;納米固體光催化劑[J];機(jī)電設(shè)備;2003年05期

3 ;炭與TiO_2光催化劑的復(fù)合及協(xié)同作用研究進(jìn)展[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2004年06期

4 唐劍文;吳平霄;葉代啟;黨志;曾少雁;劉云;王菲菲;謝先法;;鈦柱撐膨潤土光催化劑的制備及其催化性能的研究[J];地質(zhì)學(xué)報(bào);2006年04期

5 王勇;張軍;楊青林;郭林;嵇天浩;鄧元;江雷;;炭與TiO_2光催化劑復(fù)合研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年S2期

6 劉子全;;磁載TiO_2光催化劑的進(jìn)展[J];長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(高教版);2007年01期

7 李景印;韓忠宵;李朝陽;王輝;李子成;;碳納米管改性TiO_2光催化劑的制備及性能[J];化學(xué)研究;2008年01期

8 孫楊;李曉丹;楊梅;邵忠財(cái);蘇會東;洪營;;TiO_2光催化劑的研究進(jìn)展[J];渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期

9 羅磊;李志光;涂飛躍;李瓊;;TiO_2光催化劑的負(fù)載技術(shù)研究進(jìn)展[J];化工科技;2008年04期

10 臧丹煒;楊亞君;;納米TiO_2光催化劑的制備及應(yīng)用[J];天津化工;2009年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱永法;;高能效高活性光催化劑的研究[A];第六屆全國環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 陳紅霞;;光催化劑的制備及其應(yīng)用[A];第七屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2010年

3 周秀文;;納米級TiO_2光催化劑的性能及應(yīng)用前景[A];四川省環(huán)境科學(xué)學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

4 傳秀云;;納米組裝天然多孔礦物作為TiO_2光催化劑載體應(yīng)用研究[A];2004年全國太陽能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

5 傳秀云;;天然多孔礦物作為TiO_2光催化劑載體應(yīng)用研究[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會第十屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

6 楊海峰;張?zhí)O;曹陽;;TiO_2光催化劑改性的研究進(jìn)展[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

7 何雨洋;王家強(qiáng);;以生物粉末為模板制備高效TiO_2光催化劑[A];第十五屆全國分子篩學(xué)術(shù)大會論文集[C];2009年

8 吳保朝;丁正新;付賢智;員汝勝;;TiO_2/M_xO_y/SiO_2纖維態(tài)光催化劑的制備及催化性能研究[A];第七屆全國催化劑制備科學(xué)與技術(shù)研討會論文集[C];2009年

9 劉秀華;;貴金屬元素?fù)诫sTiO_2光催化劑[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)(2009年版)[C];2010年

10 秦祖贈;劉自力;楊克迪;文衍宣;;含銦、鉍可見光催化劑的研究進(jìn)展[A];第七屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2010年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報(bào)記者 董小雷;環(huán)保技術(shù)新寵——光催化劑[N];中國化工報(bào);2002年

2 蔡忠仁;高效光催化劑抑菌防霉[N];中國化工報(bào);2011年

3 ;納米固體光催化劑獲發(fā)明專利[N];今日信息報(bào);2003年

4 蔡忠仁;納米固體光催化劑獲發(fā)明專利[N];中國化工報(bào);2003年

5 羅海基;住友化工開發(fā)出可見光型氧化鈦光催化劑[N];中國有色金屬報(bào);2003年

6 記者 吳苡婷;書寫“水變氫”的傳奇[N];上�？萍紙�(bào);2011年

7 武文;二氧化鈦?zhàn)詽嵅ＡТ笫袌稣谛纬蒣N];中華建筑報(bào);2002年

8 ;日本開發(fā)出一種高效分解水的新型催化劑[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2002年

9 胡連榮;日本高速路的立體環(huán)保舉措[N];中國環(huán)境報(bào);2003年

10 虹影;日本開發(fā)降溫新建材[N];中國房地產(chǎn)報(bào);2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 滕鳳;TiO_2光催化劑的改性研究及其器件化應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2015年

2 董淑英;鋅、鉍系/石墨烯可見光催化劑的制備及其性能研究[D];河南師范大學(xué);2014年

3 董紅軍;IVA和VB族銀基復(fù)合氧化物的光催化活性及穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

4 劉洪燕;金屬納米粒子表面等離子體光催化劑的制備、表征和光催化產(chǎn)氫性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 曾磊;強(qiáng)降解VOC納米TiO_2光催化劑的制備及機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2015年

6 朱艷艷;結(jié)構(gòu)調(diào)控對半導(dǎo)體光催化活性的影響研究[D];清華大學(xué);2015年

7 朱英明;納米二氧化鈦基光催化劑的改性和光催化性能研究[D];天津大學(xué);2015年

8 孫圣楠;金屬與非金屬改性TiO_2/ASC光催化劑的制備與NO氧化表面光電子行為研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

9 吳偉明;硝基苯類有機(jī)物的光催化加氫及其機(jī)理研究[D];福州大學(xué);2014年

10 張燕輝;石墨烯基復(fù)合光催化劑的制備及其催化性能的探索研究[D];福州大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃艷;硫化物摻雜TiO_2光催化劑的合成及性質(zhì)研究[D];西北大學(xué);2011年

2 李亞男;幾種水生植物葉和幾種植物粉模板TiO_2光催化劑的合成及其性能研究[D];云南大學(xué);2012年

3 饒硯迪;三元光催化劑TiO_2-Ca(OH)_2-Graphite的設(shè)計(jì)、制備及在太陽光下降解染料廢水的研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 劉曉霞;尖晶石型復(fù)合氧化物的制備及其光催化性能的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 趙成;聚苯胺負(fù)載氧化亞銅磁性可見光催化劑的制備及催化性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

6 馬帥華;復(fù)合型硫化物光催化劑催化還原CO_2的性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

7 王歡;Ag@AgX插層復(fù)合物光催化劑的制備及活性研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

8 馬春紅;上轉(zhuǎn)換發(fā)光劑/TiO_2復(fù)合膜的制備及其光催化降解污染物同時(shí)制氫的研究[D];遼寧大學(xué);2015年

9 王平;新型光催化劑及光降解塑料薄膜的制備[D];鄭州大學(xué);2015年

10 黃民忠;可面對船舶污水的稀土上轉(zhuǎn)換納米復(fù)合材料的研究[D];集美大學(xué);2015年

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本文編號：857935