铋基半导体微纳米材料的可控合成与光催化性能研究

发布时间：2017-05-09 22:09

  本文关键词：铋基半导体微纳米材料的可控合成与光催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：层状村料因其独特的结构及内电子场效应能有效促进光生电子与空穴的产生和转移而备受关注,特别是Bi(Ⅲ) 5d106s2可以与O-2p轨道杂化使材料的吸收光范围向可见光区扩展。据我们所知,BiOBr与(BiO)2CO3均为层状的间接半导体,间接半导体能有效的阻止光生电子与空穴对的再复合。这些对提高光催化剂的光催化性能意义重大。但单一的BiOBr或普通的(BiO)2CO3光催化剂因其性能提升空间有限而限制了其推广应用,因此开发复合铋基催化剂或改性单一铋基催化剂结构显得尤为迫切。本论文包含两个部分：一、四方纳米片自组装的Bi/BiOBr微米四方花的可控合成及其优异的光催化应用； 二、纳米片自组装的(BiO)2CO3微米球的绿色可控合成及其在光催化上的应用。主要内容如下：第一部分包含以下内容：首先,通过一种简单的溶剂热合成方法合成了一种新颖四方微米花结构的Bi/BiOBr复合光催化剂,其中Bj是由原位还原BiOBr所得,还原剂为乙二醇转化的乙醛；其次,调控起始物反应物的摩尔比,反应时间和反应温度等参数理解Bi/BiOBr微米四方花的形成机制,实验结果表明这些反应参数均可用于调控合成产物中金属Bi与BiOBr的相对摩尔比及调控复合物表面结构。最后,选取罗丹明B,亚甲基蓝和甲基橙作为被降解污染物探究了所得材料的光催化性能,结果表明Bi/BiOBr结构及其Bi与BiOBr摩尔比对其光催化性能的影响很大。总的来说,这项工作不仅开拓了Bi基复合材料可控合成的新思路,而且代表了微纳Bi基复合结构功能先进材料在光催化应用上的进步。第二部分包含如下内容：一方面,讨论了二水合柠檬酸钠和尿素参与下的纳米片自组装的(BiO)2CO3微米球简单合成。利用柠檬钠的配位作用缓慢释放Bi离子及尿素缓慢分解释放碳酸根调节反应速率,使得合成过程受动力学控制,进而合成出高度单分散、形貌规整、尺寸均一的(BiO)2CO3微米球材料。通过调控柠檬酸钠与铋盐的摩尔比和尿素与铋盐的摩尔比发现二者在合成反应中起重要作用。另一方面研究了所得(BiO)2CO3微米球材料的光催化性能,结果表明(00])晶面的纳米片自组装的(BiO)2CO3微米球的光催化性能明显优于其它结构的(BiO)2CO3材料。总的来说,这项工作丰富和发展了单一铋基微纳材料的研究思路,包括其可控合成方法及其在光催化领域的潜在应用。
【关键词】：可控合成 Bi/BiOBr 四方花 尿素 (BiO)_2CO_3微米球 光催化
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TB383.1
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-32
• 1.1 引言11-12
• 1.2 光催化剂的反应原理及性能的影响因素12-16
• 1.2.1 光催化剂的反应原理12-14
• 1.2.2 光催化性能的影响因素14-16
• 1.3 光催化剂材料研究现状及其发展历程16-20
• 1.4 铋基光催化材料及其发展20-25
• 1.4.1 铋基光催化剂的特点21
• 1.4.2 铋基光催化剂的研究现状21-25
• 1.5 课题的确立与设计思路25-26
• 参考文献26-32
• 第二章 四方纳米片自组装的Bi/BiOBr微米四方花的可控合成及其光催化应用32-55
• 2.1 引言32-33
• 2.2 实验部分33-35
• 2.2.1 实验材料33
• 2.2.2 Bi/BiOBr四方微米花晶体的合成33-34
• 2.2.3 光催化性能实验34
• 2.2.4 光电化学实验34
• 2.2.5 仪器和方法34-35
• 2.3 结果和讨论35-51
• 2.3.1 Bi/BiOBr四方微米花材料的合成与表征35-43
• 2.3.2 Bi/BiOBr四方花材料的光催化性能43-51
• 2.4 结论51-52
• 参考文献52-55
• 第三章 纳米片自组装的(BiO)_2CO_3微米球的绿色可控合成及其在光催化上的应用55-81
• 3.1 引言55-56
• 3.2 实验部分56-58
• 3.2.1 实验材料56
• 3.2.2 BOC-1纳米片自组装微米球的合成56
• 3.2.3 光催化性能实验56-57
• 3.2.4 光电化学实验57
• 3.2.5 仪器和方法57-58
• 3.3 结果和讨论58-75
• 3.3.1 BOC-1纳米片自组装微米球的合成与表征58-67
• 3.3.2 BOC-1微米花材料的光催化性能研究67-75
• 3.4 结论75-77
• 参考文献77-81
• 论文发表情况81-83
• 致谢83

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本文编号：353397