本文關(guān)鍵詞：可見光響應(yīng)的鉍系光催化復(fù)合材料的制備及其性能研究

  更多相關(guān)文章： 光催化 異質(zhì)結(jié) BiOBr/BiVO_4 CuO/BiOBr 羅丹明B 亞甲基藍(lán)

【摘要】：環(huán)境污染一直是困撓人們的一大難題。而光催化技術(shù)在污水處理和空氣凈化方面的應(yīng)用緩解了環(huán)境問題。一直以來,Ti02在光催化降解有害物質(zhì)中發(fā)揮重要作用,但其本身的結(jié)構(gòu)缺陷也限制了它的使用。如,只能在紫外光下進行光催化,且禁帶寬度較大等。近年來,科學(xué)家研制了大量的新型未摻雜的單相復(fù)合金屬氧化物光催化劑,例如,BiVO4、 CaBi2O4、BiOBr等,均在可見光范圍顯示出一定的光催化能力,但是這些新材料的光催化活性非常有限。這些催化劑比表面積較小,激發(fā)的電子和空穴對的遷移距離較長,體相復(fù)合機率增加,而復(fù)合是損耗能量的,這就導(dǎo)致了較低的光催化活性。利用二元或多元組分構(gòu)筑復(fù)合光催化材料是提高光催化活性的重要手段之一。本文圍繞上述內(nèi)容,設(shè)計了兩種異質(zhì)結(jié)構(gòu)(n-n、 p-n)的光催化復(fù)合材料,通過對有機染料羅丹明B(RhB)和亞甲基藍(lán)(MB)的降解研究其光催化性能。主要開展了以下幾方面的工作：1.水熱法制備片狀BiOBr和柱狀BiVO4,并通過超聲波將制備好的BiOBr和BiVO4混合均勻,形成BiOBr/BiVO4 (n-n型)異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料。兩種不同半導(dǎo)體混合后,形成的異質(zhì)結(jié)光催化材料的禁帶寬度(2.1 eV)比單相復(fù)合金屬氧化物光催化劑BiOBr (2.88 eV)和BiVO4 (2.3 eV)要窄。可見光下對RhB的光催化降解實驗結(jié)果表明,在2h內(nèi)BiOBr與BiVO4的質(zhì)量比為1：1時,降解率可達92%,高于單相BiOBr和BiVO4的降解率。顯然,BiOBr與BiVO4異質(zhì)結(jié)的協(xié)同作用可以有效的提高可見光下的光催化能力。2.水熱法合成BiOBr,通過煅燒的方法將Cu (NO3) 3·3H2O轉(zhuǎn)化成CuO。然后機械混合均勻,制備不同質(zhì)量比的CuO/BiOBr (p-n型)異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料。將制備好的材料用于降解不同濃度的MB溶液,并研究其光催化性能。結(jié)果表明當(dāng)CuO與BiOBr的質(zhì)量比為1：1時,光催化降解率最高。兩種半導(dǎo)體復(fù)合物的光催化活性要強于單一的催化劑。以上結(jié)果表明,合理的設(shè)計n-n、 p-n異質(zhì)復(fù)合物,將提高光催化劑在可見光范圍內(nèi)的吸收效率；半導(dǎo)體之間形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)將促進光生載流子的有效分離,實現(xiàn)了在可見光下對有機污染物的高效降解。本論文為異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合物可見光光催化劑和制備提供了可行的方法,為光催化的進一步應(yīng)用與發(fā)展提供了有價值的參考。
【關(guān)鍵詞】：光催化 異質(zhì)結(jié) BiOBr/BiVO_4 CuO/BiOBr 羅丹明B 亞甲基藍(lán)
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-30
• 1.1 課題背景及其研究意義14-15
• 1.2 鉍系光催化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 鉍系光催化劑研究進展15-20
• 1.2.1.1 BiVO_415-16
• 1.2.1.2 Bi_2MoO_616-17
• 1.2.1.3 Bi_2O_317
• 1.2.1.4 Bi_2WO_617-18
• 1.2.1.5 高價鉍化合物18-20
• 1.2.2 光催化作用原理20-22
• 1.3 影響半導(dǎo)體鉍系異質(zhì)結(jié)光催化材料性能的因素22-24
• 1.4 光催化技術(shù)的應(yīng)用24-27
• 1.4.1 空氣凈化領(lǐng)域25-26
• 1.4.2 光催化技術(shù)應(yīng)用于水體凈化26-27
• 1.4.2.1 有機污染物降26-27
• 1.4.2.2 無機污染物的光催化27
• 1.5 光催化技術(shù)的前景27
• 1.6 本論文的選題意義、實驗設(shè)計及創(chuàng)新點27-30
• 1.6.1 本論文的選題意義27-28
• 1.6.2 本論文實驗設(shè)計28
• 1.6.3 本論文的創(chuàng)新點28-30
• 第二章 實驗材料與研究方法30-39
• 2.1 實驗試劑及設(shè)備30-31
• 2.1.1 實驗所用化學(xué)試劑30
• 2.1.2 常用儀器設(shè)備30-31
• 2.2 實驗測試與分析31-34
• 2.2.1 X-射線粉末衍射(XRD)分析31-32
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)形貌分析32-33
• 2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)分析33
• 2.2.4 傅里葉紅外光譜(FTIR)分析33
• 2.2.5 紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)分析33-34
• 2.3 光催化性能表征34-39
• 2.3.1 羅丹明B(RhB)34-35
• 2.3.2 亞甲基藍(lán)(MB)35-36
• 2.3.3 光催化反應(yīng)的光源36
• 2.3.4 光催化性能測試36-38
• 2.3.5 空白實驗38-39
• 第三章 BiOBr/BiVO_4的制備及光催化性能研究39-49
• 3.1 引言39-40
• 3.2 實驗部分40-41
• 3.2.1 BiOBr的制備40
• 3.2.2 BiVO_4的制備40-41
• 3.2.3 BiOBr/BiVO_4的制備41
• 3.3 結(jié)果與討論41-48
• 3.3.1 XRD分析41-42
• 3.3.2 FT-IR分析42-43
• 3.3.3 SEM和TEM分析43-44
• 3.3.4 UV-Vis DRS分析44-45
• 3.3.5 光催化性能測試45-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 CuO/BiOBr制備及光催化性能49-60
• 4.1 引言49-51
• 4.2 實驗部分51-52
• 4.2.1 CuO的制備51
• 4.2.2 BiOBr的制備51-52
• 4.2.3 CuO/BiOBr的制備52
• 4.3 CuO/BiOBr的結(jié)果與討論52-58
• 4.3.1 XRD分析52-53
• 4.3.2 SEM分析53-55
• 4.3.2.1 200 ℃、300℃、400℃下CuO的SEM圖53-55
• 4.3.2.2 CuO/BiOBr的SEM圖55
• 4.3.3 不同比例的催化劑對光催化性能的影響55-56
• 4.3.4 不同煅燒溫度下形成的CuO/BiOBr對MB的降解56-57
• 4.3.5 不同濃度的MB溶液對光催化性能的影響57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻62-69
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文和專利69-71
• 致謝71

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本文編號：971952