一维铋系纳米复合材料的构筑及其光催化性质研究

发布时间：2021-11-23 14:15

　　近年来,化石能源燃烧产生的大量CO2和工业生产排放的有机污染物已经影响了人类的生活。以半导体材料为主的光催化剂由于绿色清洁、产物没有二次污染等优点应用在有机污染物的降解和CO2还原领域。因此,制备一种既高效又环保的光催化剂是当下的研究热潮。铋系材料因为带隙小,可以在可见光下吸收而被应用于光催化降解和CO2还原中,但载流子的高效复合在一定程度上抑制了材料的催化能力,导致催化的效率低。研究发现,构筑铋系材料固溶体或异质结构可以提高材料的光催化性能。本文把单一的铋系材料和其他半导体材料通过电纺和溶剂热制备方法来构筑复合材料。进而提高铋系材料催化性能。具体工作内容如下:（1）采用电纺技术制备聚丙烯腈（PAN）纳米纤维,并以PAN纳米纤维为骨架,利用溶剂热法合成Bi2W0.5Mo0.5O6纳米管。光催化实验表明,Bi2W0.5Mo0.5O6固溶体纳米管比Bi2MoO6和Bi2WO6纳米管的催化性能更好。这是由于元素之间存在着电子协同效应,并且Bi2W0.5Mo0.5O6固溶体纳米管的中空的结构可以使光在其内部发生多次的反射,提高了吸收光的能力,显著改善了将CO2光还原为CO/CH4的催化活性。（... 

【文章来源】：哈尔滨师范大学黑龙江省

【文章页数】：44 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

反应釜示意图

第3章Bi2W0.5Mo0.5O6固溶体纳米管及其CO2光还原性能研究11Bi2W0.5Mo0.5O6生长在PAN纳米纤维表面上，表明形成了PAN/Bi2W0.5Mo0.5O6复合纳米纤维。把PAN/BWMO复合纳米纤维进行热处理后，PAN纳米纤维由于热分解而被完全去除，进而得到具有管状结构的Bi2W0.5Mo0.5O6固溶体。从图3-1（c）中，我们可以看到BWMONTs管道的外径大约为400nm，壁厚大约为80nm左右，管道的平均直径大约为240nm。从图3-1（d）的TEM图像中可以观察到深色边缘和浅色中心之间形成了明显的亮度对比，这也进一步证实了中空结构的形成。图3-1（a）PAN纳米纤维的SEM图像（b）PAN/BWMO纳米纤维的SEM图像（c）BWMONT的SEM图像（d）BWMONTs的TEM图像Fig.3-1(a)SEMimageofPANnanofibers(b)SEMimageofthePAN/BWMOnanofibers(c)SEMimageoftheBWMONTs(d)TEMimageoftheBWMONTs为了进一步阐明样品的组成成分和结构特征，我们采用TEM-EDX沿着BWMONTs的径向扫描（图3-2中嵌入的红线）获得了纳米管结构中各组成部分的空间分布。在壁面区域中发现了Bi、W和Mo的三个信号峰。这与在SEM和TEM图像中观察到BWMONTs的结构一致。另外，EDX的图谱分析表明，BWMONTs中W和Mo的摩尔比约为1:1.05。

哈尔滨师范大学硕士学位论文12图3-2TEM-EDX线扫描BWMONTs的光谱Fig.3-2TEM-EDXlinescansspectraofBWMONTs从图3-3的XRD图谱中可以看出，PAN纳米纤维由于其无定型的高分子结构而展现出较差的结晶性，没有发现明显的衍射峰。Bi2MoO6和Bi2WO6因为都是Aurivillius结构，通常情况下它们具有相同的晶体结构，它们的峰几乎是在相同的衍射角上获得的，因此，XRD的图谱不能有效区分这两种具有相同结构的物质。对于PAN/BWMO复合纳米纤维，主要的强衍射峰与Bi2MoO6或Bi2WO6的标准卡片（JCPDS76-2388）匹配，表明形成了Bi2W0.5Mo0.5O6固溶体。BWMONTs的XRD图谱显示出更高的强度和更窄的衍射峰，这表明煅烧在增强结晶的过程中起着主导作用。图3-3样品的XRD图Fig.3-3XRDpatternsofthesamples


本文编号：3514052