鑒于二氧化鈰(CeO2)在諸多領域的潛在應用價值,尤其是光催化氧化方面的突出貢獻,我們首次考慮開發(fā)其NOx的光催化氧化去除特性,以此來解決當前全球范圍內的空氣污染問題。傳統(tǒng)的CeO2不僅光催化活性高、價格低廉、極富儲氧能力,而且自身氧化還原能力較強,是一種綠色友好型的半導體光催化劑。再者,由于稀土 Ce儲量豐富,應用于環(huán)境凈化方面無疑是一種不錯的選擇。大量研究發(fā)現(xiàn),CeO2的帶隙能較大,無法最大程度地利用太陽能,大大降低了材料的應用價值。本文根據(jù)前人研究,采用水熱-熱處理法相結合制備出三維(3D)結構的CeO2光催化劑并對材料的NO去除活性進行了測評,針對其量子效率不足設計了 CeO2基異質結體系以提升體系的光催化NO去除能力,首創(chuàng)性地開拓了 CeO2在NO去除領域的應用前景。具體工作和研究結果概括為以下三個方面:(1)利用模板劑構建了 3D結構的CeOHCO3,借助葡萄糖的還原性將Bi3+還原為Bi0顆粒并隨機分散于CeOHCO3上,經(jīng)過原位熱處理后獲得了異質結光催化劑β-Bi2O3/CeO2;在可見光下,4%β-Bi2O3/CeO2的NO去除率達到42.9%且穩(wěn)定性良好,分別比β-...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 PCO技術去除NO_x的機理
    1.3 二氧化鈰(CeO₂)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
        1.3.1 金屬/非金屬摻雜
        1.3.2 貴金屬沉積
        1.3.3 構建CeO₂基固溶體
        1.3.4 構建CeO₂基異質結
    1.4 本課題研究的主要內容
第2章 實驗原料與制備方法
    2.1 實驗原料與實驗儀器
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗設備
    2.2 實驗方法及制備流程
    2.3 樣品表征
    2.4 NO催化活性測試
    2.5 原位紅外分析(in situ FTIR)
    2.6 理論計算方法
第3章 原位合成p-n異質結光催化劑β-Bi₂O₃/CeO₂及其對NO_x去除能力的研究
    3.1 引言
    3.2 p-n異質結光催化劑β-Bi₂O₃/CeO₂的制備
    3.3 β-Bi₂O₃/CeO₂光催化劑的性能測試
    3.4 β-Bi₂O₃/CeO₂光催化劑的表征
        3.4.1 XRD圖譜分析光催化劑的形成過程
        3.4.2 催化劑的SEM和TEM分析
        3.4.3 光催化劑的XPS分析
        3.4.4 光催化劑的EPR及拉曼光譜
        3.4.5 所制備的催化劑的紫外可見漫反射吸收光譜
        3.4.6 CeO₂、CeO₂-OVs及β-Bi₂O₃樣品的能帶結構和態(tài)密度
    3.5 β-Bi₂O₃/CeO₂光催化劑的性能評價
    3.6 β-Bi₂O₃/CeO₂樣品的光催化機理研究
        3.6.1 β-Bi₂O₃/CeO₂樣品的光電流響應及熒光光譜的分析
        3.6.2 β-Bi₂O₃/CeO₂樣品的表面光電壓和阻抗譜
        3.6.3 β-Bi₂O₃/CeO₂樣品的捕獲實驗
        3.6.4 β-Bi₂O₃/CeO₂樣品的原位紅外分析
        3.6.5 樣品的莫特肖特基曲線(M-S)
        3.6.6 樣品的功函數(shù)分析
        3.6.7 β-Bi₂O₃/CeO₂樣品的光催化機理分析
    3.7 本章小結
第4章 Bi⁰納米顆粒修飾CeO₂光催化劑的NO去除能力及NO₂抑制的研究
    4.1 引言
    4.2 Bi⁰/CeO₂光催化劑的制備
    4.3 Bi⁰/CeO₂光催化劑的NO去除性能測試
    4.4 Bi⁰/CeO₂光催化劑的表征
        4.4.1 物相(XRD圖譜、TEM)和形貌(SEM)分析
        4.4.2 樣品的XPS分析
        4.4.3 樣品的EPR和BET分析
        4.4.4 催化劑的UV-vis吸收光譜圖和M-S曲線
    4.5 Bi⁰/CeO₂復合光催化劑的性能評價
    4.6 Bi⁰/CeO₂樣品的光催化機理研究
        4.6.1 催化劑的光電分離效率分析
        4.6.2 Bi⁰/CeO₂樣品的捕獲實驗和ESR譜
        4.6.3 Bi⁰/CeO₂樣品的原位紅外分析
        4.6.4 樣品中肖特基勢壘的建立
        4.6.5 光催化反應中OVs的作用
        4.6.6 光催化劑Bi⁰/CeO₂的催化機理分析
    4.7 本章小結
第5章 p-n異質結光催化劑BiOI/CeO₂的合成及其對NO_x光催化去除能力的研究
    5.1 引言
    5.2 p-n異質結光催化劑BiOI/CeO₂的制備
    5.3 光催化劑BiOI/CeO₂的NO去除性能測試
    5.4 p-n異質結光催化劑BiOI/CeO₂的表征
        5.4.1 物相(XRD圖譜、TEM)和形貌(SEM)分析
        5.4.2 催化劑的XPS分析
        5.4.3 催化劑的BET分析
        5.4.4 樣品的UV-vis吸收光譜
    5.5 p-n異質結光催化劑BiOI/CeO₂的性能評價
    5.6 p-n異質結光催化劑BiOI/CeO₂的光催化機理研究
        5.6.1 催化劑光電分離效率的研究
        5.6.2 BiOI/CeO₂樣品的捕獲實驗
        5.6.3 樣品的莫特肖特基曲線(M-S)
        5.6.4 p-n異質結光催化劑BiOI/CeO₂的NO去除機理研究
    5.7 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間的研究成果



本文編號：3831098