铋基含氧酸盐微纳材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-10-05 13:16

  本文关键词：铋基含氧酸盐微纳材料的制备及其性能研究

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【摘要】：众所周知,材料结构决定其性能。针对微纳材料,这一特点显然更为突出。本论文为了合成结构新颖的半导体催化剂,主要采用水热法等“绿色化学技术”制备出了一系列铋基含氧酸盐,其中主要包括钼酸铋(Bi_2MoO_6)、钨酸铋(Bi_2WO_6)、钒酸铋(BiVO_4)以及磷酸铋(BiPO_4)。论文中针对各目标产物等进行了一系列表征分析,并深入地探讨了其生长机理和光学性能,其主要实验研究内容及结果可简要归纳如下:1、采用了一种简单温和的十二烷基磺酸钠(SDS)辅助水热法合成了一种结构新颖的纳米带组装的三维(3D)蜂窝状Bi_2MoO_6超结构(BMO-1)。通过对制备的样品进行了XRD、FESEM、HRTEM、BET和UV-vis DRS等测试分析,发现合成的BMO-1表现出了良好的纯度和结晶性、独特的纳米带组建的3D多孔超结构、较大的比表面积(40.7 m2/g)以及较高的光吸收能力和在可见光区内合适的带隙值(2.85 eV)。同时对BMO-1提出了一种可能的SDS辅助生长机理,并对其制备过程中的影响因素进行了分析探讨。此外,经过在可见光下吸附光催化降解罗丹明B(Rh B)实验,与合成的BMO-2(矩形片状Bi_2MoO_6)等进行对比,BMO-1展现出更强的吸附能力和更为优秀的光催化性能。因此,结构独特的3D蜂窝状Bi_2MoO_6超结构对RhB等染料污染物具有突出的双重降解能力。这一特性可主要归因于其所独有的多孔结构、超强的结构稳定性和可重复利用性。2、通过一种简单绿色且无表面活性剂和模板的水热法制备了两种花球状Bi_2WO_6微纳材料——三级结构Bi_2WO_6花状微球(BWO-1)和二级结构Bi_2WO_6花状微球(BWO-2)。对添加不同量Bi(NO_3)3·5H_2O而制得的样品进行FESEM等各项表征后,发现三级结构Bi_2WO_6花状微球是由微小的纳米片组装而成,而二级结构Bi_2WO_6花状微球则是由较大矩形纳米片构建出来的。根据光催化实验结果可知,BWO-1比BWO-2有明显更强的可见光光催化性能,这主要是由于表征分析出BWO-1在(100)晶面有更显著取向性生长、有更大的比表面积和更独特的多孔结构。此外,由于制备的两种独特Bi_2WO_6微纳材料催化剂具备良好的可分离性、易吸附性、稳固性和再循环能力,两者在将来可能被广泛应用于可见光下的环境催化等方面。3、选择了一种简单的室温沉淀和随后的煅烧路径成功获得了单斜相的BiVO_4蜂窝球(BVO-2)。实验研究发现煅烧温度对BiVO_4蜂窝球的形成过程有重大影响,并对不同温度下微观结构进行了分析讨论。与四方相BiVO_4实心球(BVO-1)对比,经光催化测试发现BVO-2在极少量助催化剂H_2O2的辅助下展现出了相对更好的可见光驱动光催化性能。此外,BVO-2因其具有超高的稳定性和耐用性,在污水处理和太阳能利用方面都将有巨大的实际应用价值。4、使用乙二醇(EG)和H_2O以及两者的混合物作为溶剂,通过一种简单的溶剂热法制备了一系列的单斜相BiPO_4晶体。针对EG和H_2O的体积比对BiPO_4晶体的生长过程、形貌和尺寸变化的影响作了详细的讨论。另外,由于具有不同微观结构,对应的BiPO_4晶体则展现出不同的光学性能,将来很可能应用于制造独特的发光器件。
【关键词】：铋基含氧酸盐 微纳材料 水热法 光催化 污水处理
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ135.32
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-29
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 功能无机纳米材料简介13-15
• 1.3 光催化技术简介与研究进展15-17
• 1.4 铋基含氧酸盐微纳材料简介及其研究现状17-27
• 1.4.1 钼酸铋简介及其研究现状17-20
• 1.4.2 钨酸铋简介及其研究现状20-23
• 1.4.3 钒酸铋简介及其研究现状23-26
• 1.4.4 磷酸铋简介及其研究现状26-27
• 1.5 本论文选题依据、目的和意义27
• 1.6 本论文研究思路、研究内容及创新点27-29
• 第二章 3D蜂窝状多孔Bi_2MoO_6的水热制备及其性能研究29-46
• 2.1 前言29-30
• 2.2 实验部分30-32
• 2.2.1 实验药品及仪器30-31
• 2.2.2 样品的制备31
• 2.2.3 样品的表征31
• 2.2.4 样品的吸附催化性能测试31-32
• 2.3 结果分析与讨论32-45
• 2.3.1 测试表征分析32-36
• 2.3.2 影响因素分析36-39
• 2.3.3 生长机理分析与探讨39-42
• 2.3.4 催化性能测试结果分析42-44
• 2.3.5 光催化机理研究分析44-45
• 2.4 本章小结45-46
• 第三章 花球状Bi_2WO_6分级结构的水热合成与性能研究46-58
• 3.1 前言46
• 3.2 实验部分46-48
• 3.2.1 实验药品及仪器46-47
• 3.2.2 样品的制备47
• 3.2.3 样品的表征47
• 3.2.4 样品的光催化性能测试实验47-48
• 3.3 结果分析与讨论48-57
• 3.3.1 测试表征分析48-52
• 3.3.2 影响因素分析52-54
• 3.3.3 生长机理分析与探究54-55
• 3.3.4 光催化实验结果分析55-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第四章 蜂窝球状BiVO_4的制备及其光催化性能研究58-67
• 4.1 前言58
• 4.2 实验部分58-60
• 4.2.1 实验药品及仪器58-59
• 4.2.2 样品的制备59
• 4.2.3 样品的表征59
• 4.2.4 样品的光催化活性评估实验59-60
• 4.3 结果分析与讨论60-66
• 4.3.1 测试表征分析60-62
• 4.3.2 影响因素分析62-63
• 4.3.3 生长机理探讨63-64
• 4.3.4 光学性能测试分析64-65
• 4.3.5 催化实验结果分析65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 BiPO_4的溶剂热合成及其光致发光性能研究67-74
• 5.1 前言67
• 5.2 实验部分67-69
• 5.2.1 实验药品及仪器67-68
• 5.2.2 样品的制备68
• 5.2.3 样品的表征测试68-69
• 5.3 结果分析与讨论69-73
• 5.3.1 测试表征分析69-71
• 5.3.2 生长机理探讨71-73
• 5.3.3 光致发光性能测试分析73
• 5.4 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 作者简介及读研期间主要科研成果81

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1 朱存诚;;衡量无机含氧酸盐热稳定性的一个新标度[J];荆州师专学报(自然科学版);1990年01期

2 林辉;;试谈含氧酸盐的热稳定性[J];中学化学教学参考;1985年04期

3 刘恩周;;对含氧酸盐热分解反应的初步探，

本文编号：976989