光还原制备金属单质Bi的实验项目设计与研究

发布时间：2021-09-24 09:55

　　该文选用4种半导体光催化材料TiO₂、BiOI、BiVO₄及Bi₂O₃,设计开发出光还原制备金属单质Bi的实验项目。实验结果表明,由于半导体的导带和价带的电位不同,其发生氧化还原反应的驱动力不一样。TiO₂和BiVO₄导带电势比Bi³⁺/Bi更负,光照下可以发生还原反应,而BiOI和Bi2O₃导带电位比Bi³⁺/Bi更正,不能发生还原反应。实验验证了电位电势决定了氧化还原反应发生的方向的结论。通过该实验项目的设定,可以加深学生对氧化还原反应的发生方向和电位电势之间的关系的理解,进一步扩展了学生关于半导体物理光催化的基本原理和知识,激发了学生的科研兴趣。 

【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(10)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同半导体材料的能带位置

图2给出了Ti O2/FTO光催化光还原反应前后的XRD图。从Ti O2的XRD特征峰可以看出来，Ti O2是明显的锐钛矿晶相。经过光还原反应后，在XRD的射线衍射图谱上多出若干新的衍射峰，是Bi金属单质的晶体衍射峰，XRD可以说明Ti O2光照后形成的光电子可以使得溶液中的Bi3+还原成Bi单质。图3为Ti O2光还原反应前后的SEM图。可以看出负载在FTO上的Ti O2为球形颗粒状，尺寸大约在30～50 nm，纳米Ti O2颗粒表面光滑。光还原反应后，Ti O2颗粒表面变粗糙，表面大量覆盖细小的形貌不规整的小颗粒物质。结合XRD图，这些表面负载的颗粒状物质可能是形成的Bi金属单质。

图3为Ti O2光还原反应前后的SEM图。可以看出负载在FTO上的Ti O2为球形颗粒状，尺寸大约在30～50 nm，纳米Ti O2颗粒表面光滑。光还原反应后，Ti O2颗粒表面变粗糙，表面大量覆盖细小的形貌不规整的小颗粒物质。结合XRD图，这些表面负载的颗粒状物质可能是形成的Bi金属单质。2.2 Bi OI/FTO光催化材料


本文编号：3407553