本文關(guān)鍵詞：磷酸鉍納米光催化劑的可控制備與改性

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【摘要】：基于大的偶極矩,單斜相磷酸鉍(Bi PO_4,空間群:P21/n)作為光催化劑在紫外光下具有優(yōu)于P25(商業(yè)二氧化鈦)的光催化降解染料活性;并且它具有廉價(jià),穩(wěn)定,耐光腐蝕的特點(diǎn)。此外,Bi PO_4中的磷酸根(PO_4~(3-))具有誘導(dǎo)效應(yīng),可以產(chǎn)生內(nèi)建電場以促進(jìn)光生載流子的傳遞與分離。因此,Bi PO_4在近幾年受到研究者的廣泛關(guān)注。然而,一方面,由于Bi PO_4的禁帶寬度過大(約3.8~4.2 e V),不能被可見光激發(fā),使其光響應(yīng)受到限制;另一方面,光生電子與空穴的分離效率需要進(jìn)一步得到提高。目前,提高Bi PO_4的光量子效率及光能利用率是對其實(shí)施改性的兩大目標(biāo)。在此研究背景下,本實(shí)驗(yàn)通過PO_4~(3-)表面修飾和與半金屬進(jìn)行復(fù)合兩種方法,分別制備出了紫外光活性提高的Bi PO_4與具有可見光活性的Bi/Bi PO_4復(fù)合物。研究中,通過液相降解染料甲基橙(MO)、氣相降解一氧化氮(NO)對所制備樣品的光催化活性進(jìn)行評價(jià);與此同時(shí),使用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉紅外光譜儀(FTIR)、紫外可見漫反射光譜儀(UV-vis DRS)、X-射線光電子能譜儀(XPS)、光致發(fā)光光譜(PL)、熱重分析(TGA)等對樣品的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征,使用電化學(xué)工作站對樣品的光電性能進(jìn)行了測試,并進(jìn)一步利用電子順磁共振波譜儀對催化過程中的活性氧化自由基進(jìn)行了鑒定,由此推測出光催化機(jī)理。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:1.采用水熱法,制備出紫外光活性大幅提高的PO_4~(3-)表面修飾Bi PO_4。通過PO_4~(3-)表面修飾,樣品結(jié)晶度更加良好,形貌更均一。PO_4~(3-)修飾作為一種改性方法,其對水的強(qiáng)烈吸附使得樣品表面H2O增多,有利于捕獲光生空穴形成羥基自由基(?OH),進(jìn)一步促進(jìn)空穴與電子的分離,有效提高Bi PO_4降解MO的光催化性能。2.采用溶劑熱法,控制不同的溶劑熱反應(yīng)時(shí)間,制備出一系列Bi含量不同的Bi/Bi PO_4復(fù)合物。局域表面等離子體(SPR)效應(yīng)使得從Bi轉(zhuǎn)移到Bi PO_4的熱電子增多,促進(jìn)了主要活性物種超氧自由基(?O2-)與單線態(tài)氧(1O2)的大量生成,最終將NO氧化去除。Bi的加入可以提高Bi PO_4對NO的可見光去除效率,這歸功于Bi的SPR效應(yīng),較低的電化學(xué)阻抗以及較高的光生電子空穴分離效率。
【關(guān)鍵詞】：BiPO4 光催化 PO43-
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12-13
• 1.2 半導(dǎo)體光催化技術(shù)的原理13-14
• 1.3 半導(dǎo)體光催化技術(shù)的研究領(lǐng)域14-18
• 1.3.1 綠色能源開發(fā)14-15
• 1.3.2 水污染治理15-17
• 1.3.3 大氣污染治理17-18
• 1.4 磷酸鉍光催化劑研究現(xiàn)狀18-22
• 1.4.1 BiPO_4光催化劑簡介18-19
• 1.4.2 BiPO_4的制備方法19
• 1.4.3 表征方法的選擇與探索19-20
• 1.4.4 BiPO_4的改性20-22
• 1.4.5 BiPO_4光催化劑評價(jià)體系22
• 1.5 本課題的選題思想和主要內(nèi)容22-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分24-32
• 2.1 試劑與儀器24-25
• 2.2 催化劑的制備方法25
• 2.3 催化劑的表征方法25-29
• 2.3.1 X-射線衍射（XRD）25-26
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）26
• 2.3.3 透射電子顯微鏡（TEM）26
• 2.3.4 X射線光電子能譜（XPS）26-27
• 2.3.5 紅外光譜（FTIR）27
• 2.3.6 紫外-可見漫反射吸收光譜（UV-Vis DRS）27
• 2.3.7 光致發(fā)光光譜（PL）27-28
• 2.3.8 熱重分析（TG）28
• 2.3.9 氮?dú)獾葴匚矫摳角�28
• 2.3.10 電子順磁共振波譜（ESR）28-29
• 2.4 光催化活性評價(jià)29-30
• 2.4.1 液相降解模擬實(shí)驗(yàn)29
• 2.4.2 氣相降解模擬實(shí)驗(yàn)29-30
• 2.5 光電化學(xué)性質(zhì)測試30-32
• 2.5.1 光電極的制備30-31
• 2.5.2 光電性能測試31-32
• 第三章 磷酸根修飾的磷酸鉍32-46
• 3.1 引言32-33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33
• 3.3 結(jié)果與討論33-45
• 3.3.1 XRD圖譜分析33-34
• 3.3.2 SEM圖片分析34-35
• 3.3.3 TEM圖片分析35-36
• 3.3.4 FTIR圖譜分析36-37
• 3.3.5 XPS結(jié)果分析37-39
• 3.3.6 UV-vis DRS圖譜分析39
• 3.3.7 BET結(jié)果分析39-40
• 3.3.8 PL圖譜分析40-41
• 3.3.9 光電性能測試41
• 3.3.10 光催化活性測試41-42
• 3.3.11 捕獲實(shí)驗(yàn)42-43
• 3.3.12 ESR圖譜分析43-44
• 3.3.13 光催化機(jī)理44-45
• 3.4 小結(jié)45-46
• 第四章 鉍的等離子體效應(yīng)促進(jìn)磷酸鉍的可見光催化活性46-62
• 4.1 引言46-47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 4.3 結(jié)果與討論48-60
• 4.3.1 XRD圖譜分析48
• 4.3.2 SEM圖片分析48-50
• 4.3.3 FTIR圖譜分析50-51
• 4.3.4 DRS圖譜分析51
• 4.3.5 XPS圖譜分析51-53
• 4.3.6 TG分析53
• 4.3.7 BET結(jié)果分析53-54
• 4.3.8 光電化學(xué)性質(zhì)54-56
• 4.3.9 ESR圖譜分析56-57
• 4.3.10 光催化活性測試57-59
• 4.3.11 光催化機(jī)理59-60
• 4.4 小結(jié)60-62
• 第五章 結(jié)論與展望62-66
• 5.1 結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-66
• 參考文獻(xiàn)66-76
• 致謝76-78
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文78

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3 李新軍,李芳柏,古國榜,王良焱,徐悅?cè)A,黃琮;磁性納米光催化劑的制備及其光催化性能[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2001年06期

4 張鳳利;鄭遠(yuǎn)輝;詹瑛瑛;林性貽;張漢輝;鄭起;;Ag-TiO_2/KIT-6復(fù)合納米光催化劑的研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2009年08期

5 郭莉;王丹軍;李東升;付峰;蒲勇;閆宏濤;;La-Ce-TiO_2納米光催化劑的溶膠-微波法合成、譜學(xué)表征及其活性研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2009年08期

6 史慧賢;張?zhí)煊?王曉;何萌;邱明艷;;稀土雜多酸改性TiO_2/分子篩納米光催化劑的制備及性能[J];中國稀土學(xué)報(bào);2011年01期

7 ;清除室內(nèi)裝修有害氣體裝置[J];技術(shù)與市場;2003年04期

8 張平;陳君華;朱田生;;摻雜Fe/Ti-HMS納米光催化劑的合成與表征[J];浙江化工;2009年03期

9 李琳;董瑩;王楠;陳芳;劉宏芳;朱麗華;;Cu(OH)_2/TiO_2復(fù)合型納米光催化劑的制備及其光催化性能[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2007年04期

10 李慧泉;張穎;崔玉民;張文保;;TiO_2納米光催化劑的低溫制備及其性能[J];石油化工;2011年04期

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1 梁運(yùn)輝;尚露;卞僮;余慧軍;周超;張東慧;張鐵銳;吳驪珠;佟振合;;納米光催化劑的形貌控制合成[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無機(jī)合成學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

2 王吉壯;王淑濤;安長華;;空心碘化銀納米光催化劑的控制合成與制氫性能[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第34分會：納米催化[C];2014年

3 張鳳利;鄭遠(yuǎn)輝;詹瑛瑛;林性貽;張漢輝;鄭起;;Ag-TiO_2/KIT-6復(fù)合納米光催化劑的研究[A];第十五屆全國分子光譜學(xué)術(shù)報(bào)告會論文集[C];2008年

4 朱承駐;黃琴;陸軍;彭書傳;;DBD/納米光催化劑聯(lián)用技術(shù)對CS_2降解的影響[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

5 張金龍;安保正一;;可利用可見光的納米光催化反應(yīng)的研究[A];納微粉體制備與應(yīng)用進(jìn)展——2002年納微粉體制備與技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2002年

6 靳尉仁;潘海波;陳耐生;黃金陵;沈水發(fā);;FePc/TiO_2納米光催化劑的制備與光催化性能研究[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集Ⅲ[C];2004年

7 劉云;劉春艷;;后處理方式對銀離子摻雜TiO_2納米光催化劑性能的影響[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第三屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議論文集（上卷）[C];2003年

8 盧忠利;張慧;段雪;;磁性納米光催化劑TiO_2／SiO_2／CoFe_2O_4的制備與結(jié)構(gòu)性能的研究[A];第2屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2005年

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1 蔡忠仁;納米光催化劑環(huán)保功能強(qiáng)[N];中國化工報(bào);2008年

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1 徐同廣;鉭酸鹽納米光催化劑的可控制備及性能研究[D];清華大學(xué);2007年

2 夏慧麗;新型納米光催化劑的制備、表征及其性能研究[D];東華大學(xué);2007年

3 史慧賢;納米光催化劑的制備及其性能研究[D];天津大學(xué);2011年

4 張?jiān)讫?可見光響應(yīng)納米光催化劑的合成、改性及其光催化性能的研究[D];上海大學(xué);2015年

5 李玲;新型可見光響應(yīng)納米光催化劑的研制及其應(yīng)用[D];東華大學(xué);2012年

6 于濤;TiO_2基可見光響應(yīng)納米光催化劑的制備、表征分析及性能研究[D];天津大學(xué);2010年

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1 林真真;TiO_2系納米光催化劑的制備及其表征[D];中國海洋大學(xué);2015年

2 李妍;磷酸鉍納米光催化劑的可控制備與改性[D];太原理工大學(xué);2016年

3 周曉宇;納米光催化劑的設(shè)計(jì)合成與性能研究[D];青島科技大學(xué);2013年

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6 張嘉婧;復(fù)合納米光催化劑制備及性能研究[D];北京服裝學(xué)院;2010年

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8 孟春雷;ZnO/Ag納米光催化劑的不同制備方法、N摻雜工藝及其光催化性能研究[D];青島科技大學(xué);2014年

9 楊佑浩;核殼結(jié)構(gòu)納米光催化劑與可見光催化降解有機(jī)物[D];復(fù)旦大學(xué);2007年

10 明希娟;構(gòu)筑磁分離型可見光驅(qū)動Fe_3O_4@SiO_2@AgX:Ag納米光催化劑[D];中國石油大學(xué)（華東）;2012年

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