氯氧鉍基多元光催化材料設計合成及性能研究
發(fā)布時間：2020-12-24 10:37
本文研究了系列氯氧鉍基光催化材料,從微觀形貌、體相結構、界面結構進行設計合成,在提高光催化性能的同時探討實際應用效果,并且研究了層狀晶體結構與光催化性能之間的關系,具體內容如下:（1）為提高BiOCl及其他同族催化劑的光催化性能,同時解決粉末催化劑難以回收等技術問題,利用浸漬法在聚氨酯泡沫負載BiOCl納米片陣列。對甲基橙、苯酚以及鹽酸四環(huán)素等污染物的降解與光解水產(chǎn)氫性能良好,并可回收再利用,密度可調節(jié),具有較好的應用前景。（2）為了豐富氯氧鉍基材料的結構與提升光催化性能,利用水熱法制備出屬于四方晶系的低溫相CdBiO2Cl。同時,利用一步水熱原位合成CdBiO2Cl/BiOCl異質結復合材料,相近層結構形成的原位異質結有利于光生電荷的分離,進一步提高了光催化二氧化碳還原等反應活性。（3）以探究Sillén結構中的活性層對光催化性能影響為目的,對比研究CaBiO2Cl、SrBiO2Cl、BaBiO2Cl三種材料。通過結構討論與理論計算證實,[CaBiO2]...
【文章來源】：中國地質大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：128 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
光催化原理示意圖。
(2)在CO2光還原過程中,CO2還原為CO2·-的單電子反應相對于標準氫電極(NHE)所需還原電位為-1.9V[32-34],對于很多光催化材料都難以實現(xiàn),相比之下CO2的多電子還原反應更易實現(xiàn)。圖1-2列出了常見光催化材料的能帶位置和不同CO2還原產(chǎn)物的標準還原電位。由于CO2的光還原產(chǎn)物眾多,實現(xiàn)特定產(chǎn)物的高選擇性也是研究難點,其受到光催化材料表面結構、還原電位、反應條件等多方面的影響[35-37]。(II)光催化CO2還原的動力學挑戰(zhàn)
上述的諸多難題都可以通過材料結構設計解決。通過形貌結構和體相結構設計可以改善材料能帶結構,促進光吸收或者電荷分離效率從而提升CO2還原活性[44-45]。表面結構設計,則在提升光催化活性的同時,也可以提高產(chǎn)物選擇性。比如,表面上的酸堿改性,或者有機小分子改性會影響特定中間產(chǎn)物的脫附過程,使得最終產(chǎn)物的選擇性發(fā)生改變[46-47]。類似的,在表面上沉積不同類型或尺寸的金屬助催化劑也會影響產(chǎn)物選擇性[48-50]。因此,材料結構設計的目標是提高CO2光還原的轉化效率并同時控制產(chǎn)品的選擇性。圖1-3展示了光催化CO2還原材料的發(fā)展歷程,標注了關鍵材料和重要結構設計方法出現(xiàn)的時間節(jié)點。在新材料和材料結構設計的發(fā)展路程中,可以看出材料種類和結構設計策略逐漸變得越來越豐富。從1978年第一例P型GaP光陽極材料被報道開始,最初的每個10年里僅能發(fā)現(xiàn)少量新材料,設計策略也相對貧乏。從2009年開始幾乎每年都有新體系被提出,既包括新材料不斷被發(fā)現(xiàn),如金屬氧化物、硫化物、氮氧化物等;也包括針對它們進行各種結構設計,像量子點、納米棒、納米片、異質結等設計策略逐漸被使用,光催化材料及結構設計策略的蓬勃發(fā)展使得CO2反應的轉化率和產(chǎn)物的選擇性同時得到了提高。1.2.2.2 光催化水分解
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈷摻雜TiO2納米管陣列薄膜的制備及其光催化還原性能[J]. 王世琦,霍文燚,徐正超,張旭海,周雪峰,方峰. 材料研究學報. 2020(03)
[2]g-C3N4/Ag/TiO2復合材料的構筑及其光催化性能（英文）[J]. 李平,張孝賢,斯穎,梁婷婷,劉歡,邱靈芳,段舒祺,多樹旺,陳忠. 無機化學學報. 2020(03)
[3]納米結構WO3/TiO2復合薄膜的制備及應用進展[J]. 黃奕博,王美涵,文哲,馬佳玉,張鈞,侯朝霞. 人工晶體學報. 2020(01)
[4]氧化石墨烯改性瀝青性能評價及其OGFC混合料路用性能[J]. 劉克非,朱俊材,張雪飛,李泉,吳超凡. 長安大學學報(自然科學版). 2020(01)
[5]氧化石墨烯復合二氧化鈦光催化劑的制備及模擬染料廢水處理[J]. 李丹丹,姚廣錚,梁桂琰,榮旭發(fā),薛若雨,付忠田. 材料工程. 2019(12)
[6]高管個人品行與上市公司信息披露違規(guī)行為研究[J]. 劉嵐欣,張巧良. 科技促進發(fā)展. 2019(09)
[7]整體式光催化材料的制備及應用研究進展[J]. 張瑞陽,李成金,張艾麗,周瑩. 材料導報. 2020(03)
[8]可見光水全分解材料的研究進展[J]. 楊甲,孫曉瑞,曾婷,胡義蘭. 化學試劑. 2019(07)
[9]廢棄生物質水熱炭化技術及其產(chǎn)物在廢水處理中的應用進展[J]. 劉亦陶,魏佳,李軍. 化學與生物工程. 2019(01)
[10]石墨相氮化碳基復合光催化劑的研究進展[J]. 李娟,趙丹,馬占強. 人工晶體學報. 2018(07)
博士論文
[1]幾種鉍系半導體微納米結構的合成及光催化性能研究[D]. 胡勝鵬.哈爾濱工業(yè)大學 2014
本文編號：2935503
【文章來源】：中國地質大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：128 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
光催化原理示意圖。
(2)在CO2光還原過程中,CO2還原為CO2·-的單電子反應相對于標準氫電極(NHE)所需還原電位為-1.9V[32-34],對于很多光催化材料都難以實現(xiàn),相比之下CO2的多電子還原反應更易實現(xiàn)。圖1-2列出了常見光催化材料的能帶位置和不同CO2還原產(chǎn)物的標準還原電位。由于CO2的光還原產(chǎn)物眾多,實現(xiàn)特定產(chǎn)物的高選擇性也是研究難點,其受到光催化材料表面結構、還原電位、反應條件等多方面的影響[35-37]。(II)光催化CO2還原的動力學挑戰(zhàn)
上述的諸多難題都可以通過材料結構設計解決。通過形貌結構和體相結構設計可以改善材料能帶結構,促進光吸收或者電荷分離效率從而提升CO2還原活性[44-45]。表面結構設計,則在提升光催化活性的同時,也可以提高產(chǎn)物選擇性。比如,表面上的酸堿改性,或者有機小分子改性會影響特定中間產(chǎn)物的脫附過程,使得最終產(chǎn)物的選擇性發(fā)生改變[46-47]。類似的,在表面上沉積不同類型或尺寸的金屬助催化劑也會影響產(chǎn)物選擇性[48-50]。因此,材料結構設計的目標是提高CO2光還原的轉化效率并同時控制產(chǎn)品的選擇性。圖1-3展示了光催化CO2還原材料的發(fā)展歷程,標注了關鍵材料和重要結構設計方法出現(xiàn)的時間節(jié)點。在新材料和材料結構設計的發(fā)展路程中,可以看出材料種類和結構設計策略逐漸變得越來越豐富。從1978年第一例P型GaP光陽極材料被報道開始,最初的每個10年里僅能發(fā)現(xiàn)少量新材料,設計策略也相對貧乏。從2009年開始幾乎每年都有新體系被提出,既包括新材料不斷被發(fā)現(xiàn),如金屬氧化物、硫化物、氮氧化物等;也包括針對它們進行各種結構設計,像量子點、納米棒、納米片、異質結等設計策略逐漸被使用,光催化材料及結構設計策略的蓬勃發(fā)展使得CO2反應的轉化率和產(chǎn)物的選擇性同時得到了提高。1.2.2.2 光催化水分解
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈷摻雜TiO2納米管陣列薄膜的制備及其光催化還原性能[J]. 王世琦,霍文燚,徐正超,張旭海,周雪峰,方峰. 材料研究學報. 2020(03)
[2]g-C3N4/Ag/TiO2復合材料的構筑及其光催化性能（英文）[J]. 李平,張孝賢,斯穎,梁婷婷,劉歡,邱靈芳,段舒祺,多樹旺,陳忠. 無機化學學報. 2020(03)
[3]納米結構WO3/TiO2復合薄膜的制備及應用進展[J]. 黃奕博,王美涵,文哲,馬佳玉,張鈞,侯朝霞. 人工晶體學報. 2020(01)
[4]氧化石墨烯改性瀝青性能評價及其OGFC混合料路用性能[J]. 劉克非,朱俊材,張雪飛,李泉,吳超凡. 長安大學學報(自然科學版). 2020(01)
[5]氧化石墨烯復合二氧化鈦光催化劑的制備及模擬染料廢水處理[J]. 李丹丹,姚廣錚,梁桂琰,榮旭發(fā),薛若雨,付忠田. 材料工程. 2019(12)
[6]高管個人品行與上市公司信息披露違規(guī)行為研究[J]. 劉嵐欣,張巧良. 科技促進發(fā)展. 2019(09)
[7]整體式光催化材料的制備及應用研究進展[J]. 張瑞陽,李成金,張艾麗,周瑩. 材料導報. 2020(03)
[8]可見光水全分解材料的研究進展[J]. 楊甲,孫曉瑞,曾婷,胡義蘭. 化學試劑. 2019(07)
[9]廢棄生物質水熱炭化技術及其產(chǎn)物在廢水處理中的應用進展[J]. 劉亦陶,魏佳,李軍. 化學與生物工程. 2019(01)
[10]石墨相氮化碳基復合光催化劑的研究進展[J]. 李娟,趙丹,馬占強. 人工晶體學報. 2018(07)
博士論文
[1]幾種鉍系半導體微納米結構的合成及光催化性能研究[D]. 胡勝鵬.哈爾濱工業(yè)大學 2014
本文編號：2935503
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教材專著
