本文關(guān)鍵詞：磁性鉍基材料的合成及其光催化性能的研究

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【摘要】：當(dāng)今社會,環(huán)境污染和能源危機是困擾和威脅人類生存和發(fā)展的重大難題,尤其在我國特殊的國情下,如何保證GDP穩(wěn)固快速發(fā)展的同時,也能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是中國現(xiàn)在面臨的巨大挑戰(zhàn)。近年來光催化水解制氫、光電轉(zhuǎn)化、光催化降解等前沿技術(shù)是各國爭相研究的熱點,這些技術(shù)不僅有效的解決了環(huán)境和能源方面的問題,同時還展現(xiàn)了自身優(yōu)越的性能。其中光催化技術(shù)利用光能,無毒無害,價格低廉,可重復(fù)利用等特性對我國環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)、經(jīng)濟發(fā)展等方面具有舉足輕重的意義。傳統(tǒng)的光催化劑粒徑較小,因此難以從反應(yīng)溶液中分離,尤其在光催化處理工業(yè)廢水的過程中,光催化劑難以回收,會造成了很大的經(jīng)濟損失。為了解決這一難題,人們開始研究具有磁性的光催化劑,這樣既能在保證光催化效率的同時,又方便回收再利用,經(jīng)濟環(huán)保。本文通過水熱法,合成出鉍系催化劑中具有磁性的Bi_2Fe_4O_9單質(zhì)和P-p型復(fù)合異質(zhì)結(jié)Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4光催化劑。并利用X射線衍射(XRD)、電鏡掃描(SEM)、傅里葉紅外(FTIR)、紫外-可見漫反射(UV-Vis DRS)、熒光(PL)等多種手段對催化劑進(jìn)行表征,具體研究內(nèi)容如下:(1)以Bi(NO_3)_3·5H_2O作為Bi源,Fei(NO_3)_3·9H_2O作為Fe源,利用水熱合成法制備出Bi_2Fe_4O_9光催化劑。通過多種技術(shù)手段對Bi_2Fe_4O_9的晶體結(jié)構(gòu),表面形貌,能帶特征,以及光學(xué)特性等進(jìn)行了研究。利用有機染料亞甲基藍(lán)(MB)溶液來模型污染水體,考察Bi_2Fe_4O_9光催化劑在紫外光下的光催化氧化能力,并且以捕獲劑實驗為根據(jù),深入探討了Bi_2Fe_4O_9光催化降解MB的機理。(2)將一定質(zhì)量的Bi_2Fe_4O_9成品投入到NiFe_2O_4的制備過程中,利用水熱合成法,制備出具有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例的磁性Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4復(fù)合光催化劑。使用多種表征手段對Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4基本特性進(jìn)行分析,電化學(xué)測試結(jié)果表明Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4為P-p型復(fù)合異質(zhì)結(jié)。分別以MB和Cr(Ⅵ)模擬工業(yè)污染水體,考察Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4復(fù)合光催化劑在紫外光下的光催化氧化和還原能力。通過重復(fù)性測試對Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4的磁性及光催化穩(wěn)定性進(jìn)行評價。以犧牲劑實驗和熒光實驗的結(jié)果為依據(jù),對復(fù)合催化劑Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4的催化氧化和催化還原的機理進(jìn)行了深入研究。
【關(guān)鍵詞】：磁性 Bi_2Fe_4O_9 Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4 光催化 光催化機理
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;O644.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 創(chuàng)新點7-11
• 第一章 綜述11-19
• 1.1 光催化研究的時代背景和意義11
• 1.2 半導(dǎo)體光催化的作用原理11-12
• 1.3 磁性催化劑12-16
• 1.3.1 磁性催化劑的分類13
• 1.3.2 磁性催化劑的制備13-14
• 1.3.3 磁性催化劑的應(yīng)用14-16
• 1.3.4 影響磁回收率的因素16
• 1.4 關(guān)于磁性鉍基材料Bi_2Fe_4O_9的研究16-18
• 1.4.1 Bi_2Fe_4O_9的晶體結(jié)構(gòu)16-17
• 1.4.2 不同形貌Bi_2Fe_4O_9的制備及物性17
• 1.4.3 關(guān)于Bi_2Fe_4O_9改性的研究17-18
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容18-19
• 第二章 實驗部分19-25
• 2.1 藥品及儀器19-20
• 2.2 催化劑的制備20
• 2.3 催化劑的表征20-22
• 2.3.1 X衍射儀20
• 2.3.2 電化學(xué)測試20-21
• 2.3.3 電子顯微鏡21
• 2.3.4 紫外-可見分光光度計21
• 2.3.5 紫外-可見漫反射吸收光譜21
• 2.3.6 傅里葉紅外光譜21
• 2.3.7 熒光光譜21-22
• 2.4 光催化反應(yīng)22-25
• 2.4.1 光催化反應(yīng)動力學(xué)22
• 2.4.2 光催化反應(yīng)裝置22-23
• 2.4.3 有機染料最大光吸收波長的確定23-24
• 2.4.4 有機染料最大光吸收波長的確定24-25
• 第三章 Bi_2Fe_4O_9的制備表征及性能研究25-34
• 3.1 引言25
• 3.2 Bi_2Fe_4O_9光催化劑的制備25-26
• 3.3 Bi_2Fe_4O_9光催劑的表征26-29
• 3.3.1 Bi_2Fe_4O_9光催化劑的XRD分析26-27
• 3.3.2 Bi_2Fe_4O_9光催化劑的微觀形貌27
• 3.3.3 Bi_2Fe_4O_9光催化劑的紅外譜圖27-28
• 3.3.4 Bi_2Fe_4O_9光催化劑的光吸收特性28-29
• 3.4 Bi_2Fe_4O_9的光催化活性29-32
• 3.5 Bi_2Fe_4O_9的光催化機理32-33
• 3.6 結(jié)論33-34
• 第四章 復(fù)合光催化劑Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4的制備表征及光催化性能研究34-47
• 4.1 引言34
• 4.2 復(fù)合光催化劑Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4的制備34-35
• 4.3 Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4光催化劑的表征35-38
• 4.3.1 Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4光催化劑的XRD分析35-36
• 4.3.2 Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4光催化劑的SEM分析36-38
• 4.3.3 光催化劑的光吸收特性38
• 4.4 Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4光催化活性38-43
• 4.4.1 Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4光催化活性38-40
• 4.4.2 Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4的穩(wěn)定性40-41
• 4.4.3 s-2 樣品與TiO_2光催化對比41-43
• 4.5 Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4光催化機理43-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第五章 復(fù)合光催化劑Bi_2Fe_4O_9/NiFe_2O_4光催化還原的研究47-53
• 5.1 前言47
• 5.2 溶液的配置47-48
• 5.2.1 硫酸（1+1）溶液47
• 5.2.2 磷酸（1+1）溶液47
• 5.2.3 鉻標(biāo)準(zhǔn)儲備液47
• 5.2.4 鉻標(biāo)準(zhǔn)使用溶液47-48
• 5.2.5 顯色劑溶液48
• 5.2.6 模擬Cr(Ⅵ)污水48
• 5.3 Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制48
• 5.4 光催化還原Cr(Ⅵ)48-50
• 5.5 重復(fù)性測試50-51
• 5.6 光催化還原反應(yīng)機理51
• 5.7 本章小結(jié)51-53
• 總結(jié)53-54
• 參考文獻(xiàn)54-62
• 發(fā)表文章目錄62-64
• 致謝64-65

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