当前位置:主页 > 科技论文 > 材料论文 >

氮杂石墨烯基铋系功能复合材料的制备及光电化学性能研究

发布时间:2020-03-27 10:01
【摘要】:铋系材料因具有结构多样、光电化学(PEC)活性好、光电催化效率高等优异的物理化学性能,已成为众多领域的研究热点;近来铋系材料的PEC性能研究表明,其在实际应用中也存在诸如光生电子和空穴对的分离效率低等局限,因此本论文通过合理引入不同维度的氮杂石墨烯基材料,设计制备了一系列氮杂石墨烯基铋系功能复合材料,有效地改善了铋系功能材料的光生电子和空穴对的分离效率,并探究了其PEC性能增强机理;同时以制备的功能复合材料为光电活性材料,构建了PEC传感平台,实现对目标物的PEC检测。具体研究内容如下:1、采用一步水热法制备了氮杂石墨烯纳米带负载的BiOBr纳米片(NGNRs/BiOBr)功能复合材料。PEC性能研究表明,NGNRs/BiOBr功能复合材料明显要优于BiOBr单体,且5%NGNRs掺杂的功能复合材料的光电流响应最大,是BiOBr单体的5倍,这归因于NGNRs引入后,有效地提高了BiOBr的电子转移速率,降低了光生载流子的重合几率,从而使其光电流信号增强。以NGNRs/BiOBr功能复合材料为光电材料构建PEC传感器,用于实际样品中黄曲霉毒素B_1的PEC检测。2、采用溶剂热法制备了氮杂石墨烯量子点修饰的棒状硫化铋(NGQDs/Bi_2S_3)功能复合材料。PEC性能研究结果表明,NGQDs/Bi_2S_3功能复合材料明显要优于Bi_2S_3单体。Bi_2S_3和NGQDs各自的导带和价带的能级理论计算和电子自旋共振(ESR)自由基捕获实验证实功能复合材料内部的电子转移符合“Z型”路径,揭示了NGQDs/Bi_2S_3具有较高的光生电子和空穴对分离效率的原因。以NGQDs/Bi_2S_3功能复合材料为光电活性界面,进一步在该界面利用共价键合作用负载磺胺地索辛(SDM)适配体,成功构建了高灵敏、选择性识别SDM的PEC适配体传感器,并实现了对实际样品中SDM的PEC检测。3、采用水热法成功制备了包括BiOCl、BiVO_4、BiOCl/BiVO_4、NGQDs/BiOCl、NGQDs/BiVO_4和NGQDs/BiOCl/BiVO_4等一系列一元、二元和三元铋系功能材料。Mott-Schottky实验证实BiOCl是p型半导体,BiVO_4是n型半导体,而NGQDs同时兼具p型和n型的半导体性能,NGQDs/BiOCl/BiVO_4是三元异质结结构,且在NGQDs内部形成了Z型的电荷转移和分离路径,因而促进了NGQDs/BiOCl/BiVO_4内部的光生电子和空穴对的有效分离。对比研究所制备的一系列铋系功能材料的PEC性能发现,NGQDs/BiOCl/BiVO_4三元异质结的性能最佳,同时紫外可见漫反射、稳态和瞬态荧光实验结果进一步说明,NGQDs/BiOCl/BiVO_4的可见光吸收范围拓宽,禁带宽度减小,荧光强度降低,且载流子寿命拉长,揭示了该三元异质结具有优异的PEC性能的原因。以三元异质结为传感界面成功构建了PEC传感平台,实现了对实际样品中多巴胺的PEC检测。
【图文】:

光电化学,毒死蜱,传感器检测,复合物


图 1.4 光电化学传感器的组成和工作原理。Qian 等人[15]采用溶剂热法合成了磷酸铋修饰的还原氧化石墨烯(BiPO物,用于构建光电化学传感器灵敏检测毒死蜱(图 1.5)。研究表明,毒i 发生配位会生成 Bi-毒死蜱复合物,导致阻值增大,从而使光电流减传感器 PEC 信号抑制机理,在 0.05 ~ 80 ng mL 1的范围内,其 PEC 信蜱浓度之间有良好的线性关系且检出限低(0.02 ng mL 1,S/N = 3)。电化学传感器选择性良好,可进行实际样品中毒死蜱的灵敏检测。AcquisitionLightSource MonochromatorSubstrate Immobilization RecognitionProbe Target

示意图,卤素离子,晶体结构模型,蓝色


晶体结构模型示意图(铋、氧和卤素离子分别由黑色球、蓝色球表示)[18]。al structure of the BiOX systems. Bismuth, oxygen and halide by black, red and blue spheres, respectively[18].2S3)是一种直接带隙半导体材料,禁带宽度约为 1率。研究发现,不同形貌的 Bi2S3(纳米棒,纳米管电化学性能,因此在电化学储氢、光电二极管阵列前景巨大[26,27]。然而,,单一 Bi2S3的价带和导带的发生分离后重合的概率较大,因而常常需要形成复移的光生载流子。Yan 等人[28]采用一壶溶剂热法将石墨烯(rGO)上,原位生成 rGO/Bi2S3纳米复合GO)的量来调控 rGO/Bi2S3纳米复合物的粒径大小
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB33

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 唐见茂;;航天功能复合材料发展现状及趋势(英文)[J];航天器环境工程;2012年02期

2 裘镜蓉;;国外多功能复合材料研制进展[J];国外导弹与航天运载器;1990年02期

3 杨丹;陈飞;黄建平;戴玉华;;“以学生为中心”互动式教学模式在《功能复合材料》课程中的探索[J];教育教学论坛;2017年07期

4 裘镜蓉;多功能复合材料发展现状[J];宇航材料工艺;1990年04期

5 周瑾,薛克兴;功能复合材料结构的发展[J];玻璃钢/复合材料;1994年02期

6 李勇辉;;梯度功能复合材料的发展研究现状及其应用[J];中国科技投资;2012年21期

7 郭玉明;;前言[J];宇航材料工艺;2006年02期

8 ;一种制备高韧导热功能复合材料的方法[J];橡塑技术与装备;2016年18期

9 王乾;谢鹏程;杨卫民;丁玉梅;;微纳叠层功能复合材料模内制备新方法[J];塑料;2011年04期

10 吴昱;武湃;毕鹏禹;金青君;;消光遗态功能复合材料的设计研究[J];火工品;2012年05期

相关会议论文 前10条

1 郭鹤桐;王为;;电化学技术制备表面功能复合材料[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

2 郭鹤桐;王为;;电化学技术制备表面功能复合材料[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年

3 涂铭旌;黄婉霞;陈家钊;毛健;吴行;;电磁波屏蔽功能复合材料研究进展[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年

4 黄毅;梁嘉杰;张龙;许艳菲;王燕;马延风;陈永胜;;石墨烯功能复合材料的制备及应用[A];中国化学会第27届学术年会中日青年化学家论坛摘要集[C];2010年

5 鲁云华;詹茂盛;李论;;碳纳米管/聚酰亚胺功能复合材料的制备与性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(9)[C];2007年

6 宋延沛;李永凯;王悔改;;载荷对不同磨损速度下再生功能复合材料磨损性能的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年

7 王兆波;宗绪彦;张志;;HIPS/nano-TiO_2多功能复合材料在家电中的应用研究[A];第三届中V锟咕捣⒄勾蠡峒际跷募痆C];2003年

8 李旺;张英东;张立群;岳冬梅;;硅量子点-聚氨酯荧光功能复合材料[A];2016年全国高分子材料科学与工程研讨会论文摘要集[C];2016年

9 宾月珍;;聚乙烯基功能复合材料的结构与性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

10 焦志伟;李长金;周星;袁聪姬;杨卫民;;微纳层叠功能复合材料的制备新技术[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题N:高分子加工与成型[C];2013年

相关重要报纸文章 前5条

1 记者 吴斌斌 通讯员 徐萍;中航工业复材和空客签署合作协议[N];中国航空报;2016年

2 本报记者 方佳 赵大芳;温州宏丰 电接触功能复合材料的领先企业[N];证券日报;2011年

3 本报记者 许洁;宏丰股份首发过会 客户资源突出稳定[N];证券日报;2011年

4 庞贝;十年磨剑 利刺九天[N];中国航空报;2011年

5 记者 王端鹏;抢抓市场机遇 加快转型发展[N];济南日报;2015年

相关博士学位论文 前7条

1 刘庆雷;遗态功能复合材料的制备及电磁性能研究[D];上海交通大学;2009年

2 胡国辛;(BaSr)TiO_3/PVDF功能复合材料的设计、制备与电性能研究[D];西北工业大学;2014年

3 翟彦博;离心铸造自生颗粒增强铝基骤变梯度功能复合材料气缸套的制备技术研究[D];重庆大学;2009年

4 原方圆;导电导热酚醛复合材料合成及性能研究[D];天津大学;2013年

5 邓景泉;铜基/n-AlN功能复合材料的成分、组织及性能研究[D];合肥工业大学;2008年

6 杜青青;高效荧光碳点合成及其功能复合材料研究[D];山东大学;2015年

7 唐海龙;含羧基侧基聚芳醚腈的合成及其功能复合材料研究[D];电子科技大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈梦;基于深度学习的车辆跟踪的研究[D];南京邮电大学;2018年

2 朱明月;氮杂石墨烯基铋系功能复合材料的制备及光电化学性能研究[D];江苏大学;2018年

3 唐城城;增材制造用功能复合材料的制备及性能研究[D];浙江工业大学;2015年

4 张青青;(BaSr)TiO_3/聚合物功能复合材料的结构与性能研究[D];西北工业大学;2016年

5 高鲲;离心铸造SiC颗粒增强铝基骤变梯度功能复合材料筒状零件的组织及性能研究[D];重庆大学;2009年

6 许刚科;燃油活化及助燃功能复合材料研究[D];河北工业大学;2006年

7 刘平虎;磁光双功能复合材料的制备与研究[D];沈阳工业大学;2015年

8 刘旭;三氧化钨与高聚物复合功能材料制备及电学性质[D];西南交通大学;2008年

9 王新国;激光熔覆制备SiC_p/Cu梯度功能复合材料[D];华东交通大学;2015年

10 吕循佳;自生颗粒增强Al-xSi-9Ni梯度功能复合材料组织性能研究[D];重庆大学;2012年



本文编号:2602809

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2602809.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户56763***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com