半導體光催化技術是一種綠色環(huán)保且極具前景的能源轉換技術。作為一種新型的窄帶隙半導體材料,Bi2W06因其良好的可見光響應和光催化活性而有望應用于水中污染物的治理。然而,較高的載流子復合率和較低的載流子遷移效率嚴重制約著其實際應用。為此,本文成功改性并制備了幾種具有優(yōu)良可見光響應的鉍基光催化材料。通過結構解析以及光催化性能的分析,研究了形成固溶體,形貌優(yōu)化,離子摻雜和構筑異質結對Bi2W06光催化劑活性的影響。主要研究內容及結論如下:（1）通過形成固溶體的方法增強Bi2W06的可見光光催化降解性能。采用溶劑熱法制備了 BiOBr納米微球。隨后以BiOBr作為模板,采用離子交換法制備出Bi2MoxW1-xO6固溶體空心微球。結果表明x=0～0.8范圍內Bi2MoxW1-xO6為連續(xù)固溶體,且其結構可歸屬為正交晶系的Bi2W06相。少量Mo元素引入Bi2W06的晶格并替代W位可以有效減小Bi2MoxW1-xO6固溶體的禁帶寬度,增強固溶體的可見光響應。而過量Mo元素則會引入晶格畸變導致缺陷增多而使光催化活性降低。在可見光條件下,Bi2Mo0.4W0.6O6樣品對羅丹明B,苯酚和鹽酸四環(huán)素均表... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１半導體光催化的反應機理圖：（１）聲子激發(fā)產(chǎn)生光生載流子；（２）載流子復合產(chǎn)生熱量；??（３）導帶電子參與的光催化還原反應；（４）價帶空穴參與的光催化氧化反應；（５）空穴生成的??活性基團與污染物的光催化反應；（６）導帶電子被半導體表面懸掛鍵捕獲；（７）價帶空穴在??

ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｗｉｔｈ?ａ?ｗｉｄｅ?ｂａｎｄ?ｇａｐ；?（ｂ）?ｔｈｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ－ｍｅｄｉａｔｅｄ?ｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ?ｉｎｉｔｉａｔｅｄ??ｂｙ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ａｄｓｏｒｂｅｄ?ｄｙｅ?ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ?ｔｈａｔ?ｈａｒｖｅｓｔ?ｖｉｓｉｂｌｅ?�。椋纾瑁簦蓿常叮�??其反應機理如圖１．２ａ所示。以Ｔｉ０２為例，在液相光催化降解中，光生的空??穴既能和水反應生成羥基自由基（式１．１），也可以直接氧化染料（式１．２）。??當水溶液中有殘留氧或有通入氧氣的情況下，光生電子捕獲氧氣生成超氧自由??基（式１．３）。至此，有機污染物和氧氣均被活化。隨后的染料與自由基反應如??式１．４？１．７所示，這一反應通常具有較低的勢壘而易于發(fā)生，最終實現(xiàn)催化劑對??染料的轉化。??Ｈ２０?＋?ｈｖｂ＋—?ＯＨ?＋?Ｈ＋?（１．１）??Ｒ－Ｈ?＋?ｈｖｂ＋?－＞?ＲＨ＋．?＃?Ｒ?＋?Ｈ＋?——?（１．２）??〇２?＋?ｅｃｂ?—?Ｏ２—．?（１．３）??Ｒ－Ｈ＋?ＯＨ－＞Ｒ?＋Ｈ２０?（１．４）??３??

Ｈ－Ｒ＋?ＯＨ?—?ＨＲＯＨ．°＾？Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ?（１．６）??另一種反應機理如圖１．２ｂ所示，在可見光照射下，寬禁帶半導體并不能直??接吸收光，而是由吸附在半導體上的染料充當光接收器的作用，將光能吸收到??降解系統(tǒng)中［３７］。隨后，電子從被吸附染料的激發(fā)態(tài)注入到半導體的導帶，最終??實現(xiàn)了電子的分離和遷移（式１．７？１．８）。這一過程成功將Ｔｉ０２等寬禁帶半導體??的光響應范圍從紫外光區(qū)擴展到可見光區(qū)域，實現(xiàn)對染料的降解。??Ｄｙｅ?＋?ｈｖ?（ｖｉｓｉｂｌｅ）?—＾?Ｄｙｅ＊?（１．７）??Ｄｙｅ＊?＋?Ｔｉ〇２?—?Ｄｙｅ＋＿?＋?Ｔｉ〇２?（ｅＣｂ＿）?（１．８）??１．２．２氣相光催化降解原理??與液相光催化降解略有不同，氣相的光催化降解反應體系較為簡單，副反??應少，礦化也比較容易［３８，３９］。目前研究證實，在以Ｔｉ０２為光催化劑的體系中，??水蒸氣的含量會直接影響光催化的反應效率［４（）］。這是由于當紫外光照射到半導??體表面時，吸附在半導體表面的水蒸氣會與光生空穴反應，生成具有強氧化能??力的羥基自由基，進而氧化氣體反應物。因此，水蒸氣含量太少會減少羥基自??由基的生成

【參考文獻】：
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本文編號：3132209