新型Bi基异质结纳米催化材料的制备与催化性能研究

发布时间：2017-12-30 09:17

  本文关键词：新型Bi基异质结纳米催化材料的制备与催化性能研究　出处：《内蒙古大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： BiOCl Bi-MOFs 异质结 还原 煅烧 电子-空穴分离效率

【摘要】：随着工业化和城市化的迅猛发展,传统化石燃料如煤、石油和天然气等的巨大消耗对能源和环境造成巨大的压力,因此开发新能源和解决环境污染已成为当今科学研究的重点。太阳能作为一种可再生、绿色清洁能源,在解决能源和环境问题中极具应用潜力。利用光催化技术可将太阳能转化为化学能和电能,能够将环境有机污染物催化降解,还可以将污染水资源的重金属离子催化还原为无毒金属离子,因此光催化技术被认为是当前综合利用太阳能最为有效的途径之一。光催化技术的核心是光催化剂,而无机半导体光催化剂又是一类非常重要的光催化剂。这其中,铋基半导体光催化材料如卤氧铋作为一种性能优异的无机半导体光催化剂,近年来引起人们的广泛关注。作为卤氧铋光催化剂中最为重要的一种,BiOCl具有独特的层状结构,由[Bi2O2]2+层和双Cl-层交替组成,其结构、尺寸、形貌和表面特性对其光催化性能具有重要影响。然而,BiOCl光催化剂的禁带宽度为3.5 eV,在紫外光照下具有优异的光催化活性,而在可见光照下的光催化活性却不尽如人意。因此,如何提高BiOCl在可见光照下的光催化活性是新型卤氧铋光催化剂的发展方向。本文第一部分首先制备了具有框架结构的Bi-MOFs,并以其为前驱体,采用H2还原的方法制备了表面均匀分散有Bi单质纳米粒子的Bi/Bi-MOFs纳米结构,通过将Bi/Bi-MOFs与FeCl3溶液反应生成BiOCl内米片,得到了嫁接于Bi-MOFs上具有BiOCl/Bi异质结结构的新型BiOCl/Bi/Bi-MOFs纳米催化材料。该BiOCl/Bi/Bi-MOFs纳米催化材料具有独特的异质结分级结构,Bi-MOFs由BiOCl/Bi结构覆盖,可通过控制反应时间,调控异质结中BiOCl和Bi的含量,从而达到优化其催化性能的目的。以紫外和可见光照下对Cr(Ⅵ)的催化还原作为模型反应,评价了异质结BiOCl/Bi/Bi-MOFs纳米催化材料的光催化性能。研究表明,BiOCl/Bi/Bi-MOFs纳米催化材料对Cr(Ⅵ)具有很好的催化还原性能,能分别在50 min和3h内将Cr(Ⅵ)完全还原为Cr(Ⅲ),其对可见光的响应大大增强,紫外光和可见光照下的光催化性能明显优于纯BiOCl材料。其较高的光催化活性源于BiOCl/Bi/Bi-MOFs纳米催化材料较大的比表面积以及异质结BiOCl/Bi较强的电子-空穴分离效率。本文第二部分同样以Bi-MOFs为前驱体,采用高温煅烧的方法制备了Bi/Bi-MOFs纳米结构,将Bi/Bi-MOFs与FeCl3溶液反应,得到了嫁接于Bi-MOFs上具有BiOCl/Bi异质结结构的新型BiOCl/Bi/Bi-MOFs纳米催化材料。该催化材料具有独特的纳米分级结构,Bi-MOFs表层附着Bi纳米微球和BiOCl纳米片。以可见光下对Cr(Ⅵ)的还原作为反应模型,评估了高温煅烧法制备的BiOCl/Bi/Bi-MOFs纳米催化材料的光催化性能。研究表明,BiOCl/Bi/Bi-MOFs催化材料对Cr(Ⅵ)具有很好的催化活性,能在2.5 h内将Cr(Ⅵ)彻底还原,其光催化性能明显优于纯BiOCl材料。与本文第一部分氢气还原法制备的BiOCl/Bi/Bi-MOFs纳米催化材料相比,高温煅烧法制备的BiOCl/Bi/Bi-MOFs纳米催化材料催化活性得到明显提升。本文第三部分还从Bi-MOFs前驱体出发,在800℃下煅烧制备了Bi/Bi-MOFs纳米结构。利用Bi/Bi-MOFs与不同配比的FeCl3和FeBr3溶液反应生成了具有不同BiOCl/BiOBr比例的异质结BiOCl/BiOBr/Bi-MOFs纳米催化材料。该催化材料具有独特的纳米分级结构,Bi-MOFs表层附着BiOCl/BiOBr纳米片。以可见光下对Cr(Ⅵ)的还原作为反应模型,评估了BiOCl/BiOBr/Bi-MOFs纳米催化材料的光催化性能。研究表明,(BiOCl:BiOBr=1:2)/Bi-MOFs纳米催化材料对Cr(Ⅵ)具有很好的催化活性,能在4h内将Cr(Ⅵ)彻底还原,其光催化性能明显优于其它比例的异质结BiOCl/BiOBr/Bi-MOFs纳米催化材料。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TB383.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴树新,郁章玉,秦永宁;纳米电催化材料的研究进展[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);2002年02期

2 ;催化材料科学国家民委-教育部共建重点实验室[J];中南民族大学学报(自然科学版);2007年02期

3 戴磊;龙柱;;纸质催化材料的研究进展[J];纸和造纸;2011年09期

4 ;中美纳米催化材料报告会在上师大举行[J];化学世界;2012年04期

5 陈冀胜;;防化科技发展的若干新领域[J];化工时刊;1990年07期

6 胡长文,贺庆林,王恩波;多酸型层柱催化材料[J];大学化学;1997年01期

7 姚楠,熊国兴,盛世善,何鸣元,杨维慎;溶胶凝胶法制备中孔分布集中的氧化铝催化材料[J];燃料化学学报;2001年S1期

8 蒙根;许中强;朱海燕;;热分析质谱联用技术在催化材料研究中的应用[J];工业催化;2011年03期

9 王珍珍;翟尚儒;翟滨;肖作毅;安庆大;;基于对硝基苯酚还原模型反应的纳米金催化材料[J];化学进展;2014年Z1期

10 童东绅;夏厚胜;周春晖;;蒙皂族粘土基催化材料的设计制备和催化作用[J];催化学报;2009年11期

相关会议论文 前10条

1 谢彬;张海燕;孟祥举;肖丰收;;环境友好路线合成沸石催化材料[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年

2 卢冠忠;郭耘;王艳芹;龚学庆;郭杨龙;;稀土氧化物催化材料的制备及催化性能[A];中国化学会第27届学术年会第11分会场摘要集[C];2010年

3 谢在库;;多孔催化材料创新及其在基本有机化学品合成中的应用[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年

4 徐鲁华;翁端;吴晓东;丁红梅;沈美庆;;浅谈稀土纳米催化材料的评价技术[A];中国稀土学会第四届学术年会论文集[C];2000年

5 曹荣;;金属-有机框架化合物负载纳米钯高效催化材料[A];第六届全国物理无机化学会议论文摘要集[C];2012年

6 谭青峰;范煜;石冈;鲍晓军;;由Y沸石前驱体在高岭土上原位晶化合成复合孔道催化材料[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年

7 李亭;李平;余希立;周静红;隋志军;;纳米碳纤维／碳毡复合催化材料的合成[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年

8 张志智;徐志扬;李研;马波;范峰;张海娟;张喜文;凌凤香;;新型复合催化材料的合成与表征[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集（上）[C];2007年

9 林凯峰;姜艳秋;陈娜;许宪祝;;纳米介孔催化材料的合成及应用探索[A];第十四届全国青年催化学术会议会议论文集[C];2013年

10 张宏晔;孙振宇;谢芸;刘志敏;;可控合成金属/金属氧化物纳米催化材料的绿色方法研究[A];中国化学会第27届学术年会第01分会场摘要集[C];2010年

相关重要报纸文章 前10条

1 陈福弟;上海石化院承担的新型多孔催化材料创制项目启动[N];中国石化报;2004年

2 钟希;稀土催化材料的应用进展（一）[N];中国有色金属报;2004年

3 记者 叶青　通讯员 粤科宣;电催化材料“基础研究和应用研究并行”[N];广东科技报;2014年

4 姚燕燕;我国加快稀土环保催化材料开发[N];中国化工报;2004年

5 于生;酯化反应催化新体系问世[N];医药经济报;2008年

6 记者 王燕宁　通讯员 徐少亚 杨芳;我国合成出新催化材料并发现其液固相转变催化体系[N];科技日报;2008年

7 本报记者 樊丽萍;引进海归,从“单兵”到团队[N];文汇报;2012年

8 崔晋;稀土复合氧化物催化材料研究及应用获进展[N];中国有色金属报;2003年

9 钟希;稀土催化材料的应用进展（二）[N];中国有色金属报;2004年

10 本报记者 陈丹江;用技术“催化”煤化工示范工程[N];中国化工报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 熊昆;电解析气催化材料的结构设计及性能研究[D];重庆大学;2015年

2 于洁玫;纳米TiO_2调制结构对表面物质转化和能量传递的影响研究[D];山东大学;2015年

3 李婷婷;含铋氧化物复合光催化材料的制备及其光催化降解有机污染物[D];湖南大学;2015年

4 张义华;钛基催化材料的合成、表征和选择氧化性能研究[D];大连理工大学;2001年

5 林凯峰;具有高氧化活性的介孔催化材料的合成及其结构与催化性能表征[D];吉林大学;2005年

6 张f ;纳米介孔催化材料的组装构建及其应用研究[D];华东师范大学;2009年

7 王洪林;钛硅复合催化材料的合成、表征及催化性能[D];大连理工大学;2000年

8 屈芳;粘土基多孔吸附/催化材料及其净化典型VOCs的性能[D];浙江大学;2010年

9 姚建峰;多孔催化材料的制备与表征[D];南京工业大学;2005年

10 金炜阳;核壳结构复合催化材料AC@ZSM-5的构建及其费—托合成应用初探[D];浙江大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 张丽;负载型TiO_2纳米催化材料的制备与催化性能的研究[D];内蒙古大学;2015年

2 侯和婷;多孔铜铈基纳米催化材料的制备、表征及其催化性能的研究[D];内蒙古大学;2015年

3 阎军磊;具有MOFs壳层磁性催化材料的制备及性能研究[D];北京化工大学;2015年

4 赵颖;氧化石墨烯基稀土复合催化材料的制备及其催化性能研究[D];河北工业大学;2015年

5 王宗鑫;贵金属负载型纳米纤维催化材料的制备及其催化性质研究[D];吉林大学;2016年

6 徐伟杰;负载型Pd催化材料的大气压冷等离子体增强制备及性能研究[D];大连大学;2016年

7 史蒂超;新型Bi基异质结纳米催化材料的制备与催化性能研究[D];内蒙古大学;2016年

8 李英俊;异质结纳米催化材料的控制合成及其电催化性能研究[D];内蒙古大学;2016年

9 石领娟;新型纳米催化材料的制备及性能研究[D];河北大学;2013年

10 章泽杰;应用于空气电极的铁系催化材料的制备及催化性能研究[D];中南大学;2012年

，

本文编号：1354228