铋基/磁性半导体复合微纳材料的制备及其光催化性能研究

发布时间：2023-04-05 00:01

　　能源短缺和环境污染是当前人类面临的重大挑战。光催化技术是近年来兴起的一门治理污染物的热门技术,可以将低密度的太阳能转化为高密度的化学能和电能,直接利用太阳光降解矿化水与空气中的各类污染物,对有机污染物也有很好的去除率。本文合成的光催化剂是利用胶体与界面化学的原理制成水介质中表面活性剂分子有序组合体与小分子有机物共筑的复合软模板,用于BiOI微纳结构的可控合成和Fe₃O₄@Bi₂O₃、 Fe₃O₄/BiOI磁性复合光催化剂的合成。利用PEG4000-DL-天冬氨酸复合软模板成功实现了花状、圈状的BiOI等形貌、尺寸和结构均一化合成和Bi₂O₃、 BiOI在Fe304微球表面的包覆和复合。放大合成后,对其进行理化性质和光催化降解污染物方面的研究。合成过程中,探索了添加剂浓度、比例等实验参数对欲制备的微纳材料的结构、形貌等的影响。继而探讨铋基半导体对有机污染物降解的有效性和可行性、Fe304微球与铋基半导体形成复合物之...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 纳米材料概况
        1.1.1 纳米材料分类
        1.1.2 纳米材料的特性及应用
    1.2 磁性纳米材料
        1.2.1 磁性纳米材料的制备
        1.2.2 磁性纳米材料的应用
    1.3 半导体纳米材料
        1.3.1 半导体纳米材料的制备
            1.3.1.1 水热和溶剂热法
            1.3.1.2 模板法
        1.3.2 半导体纳米材料的应用
            1.3.2.1 半导体纳米材料在光催化中的应用
            1.3.2.2 半导体纳米材料在电化学中的应用
    1.4 磁性纳米复合材料
        1.4.1 磁性半导体复合纳米材料的制备
        1.4.2 磁性半导体复合纳米材料的应用
    1.5 本论文的研究意义和主要内容
    1.6 参考文献
第二章 核壳型Fe₃O₄@Bi₂O₃磁性微纳材料的合成及其光催化性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂及仪器
        2.2.2 Fe₃O₄纳米微球的水热法合成
        2.2.3 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球的软模板法制备和表征
        2.2.4 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球对甲基紫的吸附作用
        2.2.5 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球对甲基紫的光催化降解作用
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球的形貌及尺寸表征
        2.3.2 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球的晶体结构表征
        2.3.3 Fe₃O₄@Bi₂O₃的XPS谱图分析
        2.3.4 合成条件对Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球前驱体的影响
            2.3.4.1 PEG4000浓度对Fe₃O₄@Bi(OH)₃复合纳米微球形貌的影响
            2.3.4.2 DL-天冬氨酸浓度对Fe₃O₄@Bi(OH)₃复合纳米微球形貌影响
            2.3.4.3 Bi(NO₃)₃浓度对Fe₃O₄@Bi(OH)₃复合纳米微球形貌的影响
            2.3.4.4 回流时间对Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球前驱体形貌的影响
        2.3.5 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球的比表面测定
        2.3.6 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球的磁性分析
        2.3.7 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球对甲基紫的光催化降解作用
            2.3.7.1 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球对降解甲基紫的吸附作用
            2.3.7.2 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球在紫外光条件下催化降解甲基紫
            2.3.7.3 Fe₃O₄@Bi₂O₃复合纳米微球在可见光条件下催化降解甲基紫
    2.4 结论
    2.5 参考文献
第三章 碘氧化铋微纳结构的复合软模板法合成与光催化性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与仪器
        3.2.2 碘氧化铋微纳结构的复合软模板法制备
            3.2.2.1 花状碘氧化铋微纳结构的复合软模板法制备
            3.2.2.2 圈状碘氧化铋微纳结构的复合模板法制备
            3.2.2.3 碘氧化铋微纳结构的表征
        3.2.3 碘氧化铋微纳结构对甲基紫的光催化降解作用
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 碘氧化铋微纳结构的合成与物相分析
            3.3.1.1 碘氧化铋微纳结构的形貌、尺寸和晶体结构表征
            3.3.1.2 碘氧化铋微纳结构的紫外-可见漫反射光谱测试及能带确定
        3.3.2 合成条件对花状碘氧化铋微纳结构的影响
            3.3.2.1 PEG4000用量对BiOI微纳结构形貌的影响
            3.3.2.2 DL-天冬氨酸用量对BiOI微纳结构的形貌的影响
            3.3.2.3 尿素用量对BiOI微纳结构形貌的影响
            3.3.2.4 回流时间对BiOI微纳结构形貌的影响
        3.3.3 碘氧化铋微纳结构的比表面测定
        3.3.4 碘氧化铋微纳结构对甲基紫的光催化降解作用
    3.4 结论
    3.5 参考文献
第四章 Fe₃O₄/BiOI磁性复合材料软模板法合成及其对有机污染物的降解研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与仪器
        4.2.2 Fe₃O₄纳米颗粒的共沉淀法合成
        4.2.3 Fe₃O₄纳米微球的水热合成
        4.2.4 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料的软模板法制备和表征
        4.2.5 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料对甲基紫的光催化降解作用
        4.2.6 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料对苯酚的光催化降解作用
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料的形貌及尺寸表征
            4.3.1.1 Fe₃O₄纳米颗粒的共沉淀法合成
            4.3.1.2 Fe₃O₄纳米颗粒为原料合成Fe₃O₄/BiOI-1复合纳米材料
            4.3.1.3 Fe₃O₄微球为原料合成Fe₃O₄/BiOI-2复合纳米材料
            4.3.1.4 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料的晶体结构表征
            4.3.1.5 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料的紫外-可见漫反射光谱测试及能带确定
            4.3.1.6 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料的XPS谱图分析
            4.3.1.7 Fe₃O₄/BiOl复合纳米材料的红外光谱分析
            4.3.1.8 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料的磁性分析
        4.3.2 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料的光催化作用
            4.3.2.1 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料紫外光催化降解甲基紫
            4.3.2.2 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料可见光催化降解甲基紫
            4.3.2.3 循环使用Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料可见光催化降解甲基紫
            4.3.2.4 Fe₃O₄/BiOI复合纳米材料可见光催化降解苯酚
    4.4 结论
    4.5 参考文献
第五章 结论
攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢



本文编号：3782312