上转换材料和还原氧化石墨烯对BiOCl光催化剂的改性
发布时间：2021-09-17 07:43
BiOCl是一种性能优越的绿色半导体功能性材料,其化学性质无毒无害,光学性能好,对环境友好且价廉易得。本课题针对BiOCl光催化剂禁带宽度宽（3.56eV）、光生载流子寿命短两个问题进行了研究,制备了可见光响应的纳米结构BiOCl晶体,具有核壳结构的β-NaYF4:Yb3+,Er3+@BiOCl（简写为NYF-Bi）二元复合光催化剂,最后引入rGO为基底材料,制备三元复合光催化剂β-NaYF4:Yb3+,Er3+@BiOCl-rGO（简写为NYF-Bi-rGO）,实现在近红外光下高效降解有机污染物,通过一系列表征手段研究了光催化剂的微观结构与性质,并在近红外光照射下研究了光催化剂对有机污染物的降解效果,得到如下结论:（1）SEM表征表明BiOCl纳米片边长为100-200nm,厚度为10-20nm,表面光滑,薄而透明;上转换材料β-NaYF4:Yb3+,Er3+呈六方相,平均长度4μm,直径...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体光催化反应原理示意图
光催化研究者提供了一种新的研究方向[33]。1.2.2 BiOCl 光催化剂研究现状BiOCl 是一种铋系卤氧化物，被广泛用于选择性氧化催化剂，离子导体以及颜料。BiOCl 是一种 V-VI-VII 型三元复合物，其晶体结构属干 PbFCl 型四方晶系结构,空间群为 P4/nmm(No.l29)，晶体的叠层顺序沿 c 轴方向为…Cl-Bi-O-Bi-Cl…Cl-Bi-O-Bi-Cl…,以 5 层为单位的(Cl-Bi-O-Bi-Cl)n(n 是整数)被作为一个平面分子，氯离子层和[Bi2O2]2+层交替排列，通过非键力结合，并构成层状结构，结构疏松。并且由于其中间静电子场的存在，使得内部的光电子-空穴对可以进行有效分离[34]。对晶体进行范德-平相互作用分析发现，有较弱的非键轨道存在于 C 轴方向层层之间，而有较强的成键在(001)面形成。另外，三价铋离子周围的二价氧负离子和氯离子成反四方柱形式配位，构成锥形几何结构，且方向相反上下不对称，氯离子层为正方配位，其下一层为正方氧离子层，氯离子层和氧离子层呈交错 45°，中间夹心铋离子层[35]。
图 1.3 石墨烯作为基本构件与其他维度碳材料的结构关系示意图Fig 1.3 The scheme of graphene’s and other dimensionality carbon material’s structu1918 年，Kohlschutter 等人首次提出了“石墨氧化纸”的概念[87]，紧7 时，Wallace 等报道了石墨烯的电子结构并系统给出了石墨烯的能带理此阶段对于石墨烯的研究仅存在于“纸上谈兵”与理论研究。直到 20 和 Novoselov[89]宣布制备出单层的石墨烯。在此之前，广大学者认为构具有热力学不稳定性，在有限温度下，由于热力学的涨落，任何二法存在的。但是就像上文提到的，石墨烯的碳原子是以 sp2杂化轨道的正六边形的结构，类似于苯环的结构，这种六元环的连接方式使得石非常稳定，并且从未发现其出现碳原子的缺失。石墨烯属于零带隙半温下，其电子的迁移率可以达到 15000 cm2/（V*s），在液氦温度下更000 cm2/（V*s）[90]，使其导电性能优良，可以在复合材料中充当电子传石墨烯的比表面积十分大（2600 m2/g），这一性质使其可以作为基底材石墨烯还具有 3000 W/(m*K)的优良导热性能和 1060 GPa 的力学性能[91
【参考文献】：
期刊论文
[1]RGO/TiO2光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸研究[J]. 莫壮洪,黄冬根,全水清,杨天资,刘章斌,刘苗. 环境科学学报. 2016(01)
[2]稀土离子的上转换敏化发光[J]. 魏新姣,刘粤惠,陈东丹. 物理学进展. 2006(02)
[3]Degradation of dyestuff wastewater using visible light in the presence of a novel nano TiO2 catalyst doped with upconversion luminescence agent[J]. WANG Jun~1, WEN Fu-yu~1, ZHANG Zhao-hong~2, ZHANG Xiang-dong~1, PAN Zhi-jun~1, ZHANG Lei~1, WANG Lei~1, XU Liang~1, KANG Ping-li~3, ZHANG Peng~3(1. Department of Chemistry, Liaoning University, Shenyang 110036, China. 2. Department of Environment, Liaoning University, Shenyang 110036, China; 3. Center of Analysis and Test, Liaoning University, Shenyang 110036, China). Journal of Environmental Sciences. 2005(05)
博士论文
[1]层状氯氧化铋结构调控及其光催化活性增强[D]. 李杰.华中师范大学 2016
[2]新型BiOCl光催化剂的可控合成及性能强化研究[D]. 毛晓明.太原理工大学 2014
[3]几种半导体材料电子结构及光催化性质的理论研究[D]. 朱应涛.山东大学 2013
[4]半导体材料的能带调控及其光催化性能的研究[D]. 王俊鹏.山东大学 2013
[5]基于难降解有机污染物特性的光催化-生化废水处理技术[D]. 徐璇.重庆大学 2010
硕士论文
[1]还原氧化石墨烯/NaGdF4:Yb,Er纳米复合材料的制备及光热现象的研究[D]. 杨超卿.海南大学 2017
[2]NaYF4:Ho3+@TiO2-rGO三元光催化剂的制备及其性能研究[D]. 吴田辉.重庆大学 2017
[3]BiOCl的制备、改性及其光催化性能的研究[D]. 杨一凡.大连海事大学 2017
[4]氯氧化铋的制备、改性及光催化性能研究[D]. 许香.吉林大学 2016
[5]YF3:Ho3+@TiO2光催化剂的制备及其性能研究[D]. 龙俊.重庆大学 2016
[6]{001}面择优BiOCl纳米片的可控制备及改性研究[D]. 蒋毅.重庆大学 2016
[7]还原氧化石墨烯—金属/金属氧化物复合物的制备及其性能研究[D]. 徐洪雷.上海应用技术学院 2015
[8]BiVO4-石墨烯复合光催化剂制备及光催化活性[D]. 邹秋林.重庆大学 2015
[9]稀土离子掺杂氟化物上转换材料的两步合成及发光性质研究[D]. 韩全泽.大连海事大学 2015
[10]TiO2包覆上转换发光材料的制备及其可见光催化性能的研究[D]. 高鹏.暨南大学 2013
本文编号：3398271
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体光催化反应原理示意图
光催化研究者提供了一种新的研究方向[33]。1.2.2 BiOCl 光催化剂研究现状BiOCl 是一种铋系卤氧化物，被广泛用于选择性氧化催化剂，离子导体以及颜料。BiOCl 是一种 V-VI-VII 型三元复合物，其晶体结构属干 PbFCl 型四方晶系结构,空间群为 P4/nmm(No.l29)，晶体的叠层顺序沿 c 轴方向为…Cl-Bi-O-Bi-Cl…Cl-Bi-O-Bi-Cl…,以 5 层为单位的(Cl-Bi-O-Bi-Cl)n(n 是整数)被作为一个平面分子，氯离子层和[Bi2O2]2+层交替排列，通过非键力结合，并构成层状结构，结构疏松。并且由于其中间静电子场的存在，使得内部的光电子-空穴对可以进行有效分离[34]。对晶体进行范德-平相互作用分析发现，有较弱的非键轨道存在于 C 轴方向层层之间，而有较强的成键在(001)面形成。另外，三价铋离子周围的二价氧负离子和氯离子成反四方柱形式配位，构成锥形几何结构，且方向相反上下不对称，氯离子层为正方配位，其下一层为正方氧离子层，氯离子层和氧离子层呈交错 45°，中间夹心铋离子层[35]。
图 1.3 石墨烯作为基本构件与其他维度碳材料的结构关系示意图Fig 1.3 The scheme of graphene’s and other dimensionality carbon material’s structu1918 年，Kohlschutter 等人首次提出了“石墨氧化纸”的概念[87]，紧7 时，Wallace 等报道了石墨烯的电子结构并系统给出了石墨烯的能带理此阶段对于石墨烯的研究仅存在于“纸上谈兵”与理论研究。直到 20 和 Novoselov[89]宣布制备出单层的石墨烯。在此之前，广大学者认为构具有热力学不稳定性，在有限温度下，由于热力学的涨落，任何二法存在的。但是就像上文提到的，石墨烯的碳原子是以 sp2杂化轨道的正六边形的结构，类似于苯环的结构，这种六元环的连接方式使得石非常稳定，并且从未发现其出现碳原子的缺失。石墨烯属于零带隙半温下，其电子的迁移率可以达到 15000 cm2/（V*s），在液氦温度下更000 cm2/（V*s）[90]，使其导电性能优良，可以在复合材料中充当电子传石墨烯的比表面积十分大（2600 m2/g），这一性质使其可以作为基底材石墨烯还具有 3000 W/(m*K)的优良导热性能和 1060 GPa 的力学性能[91
【参考文献】：
期刊论文
[1]RGO/TiO2光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸研究[J]. 莫壮洪,黄冬根,全水清,杨天资,刘章斌,刘苗. 环境科学学报. 2016(01)
[2]稀土离子的上转换敏化发光[J]. 魏新姣,刘粤惠,陈东丹. 物理学进展. 2006(02)
[3]Degradation of dyestuff wastewater using visible light in the presence of a novel nano TiO2 catalyst doped with upconversion luminescence agent[J]. WANG Jun~1, WEN Fu-yu~1, ZHANG Zhao-hong~2, ZHANG Xiang-dong~1, PAN Zhi-jun~1, ZHANG Lei~1, WANG Lei~1, XU Liang~1, KANG Ping-li~3, ZHANG Peng~3(1. Department of Chemistry, Liaoning University, Shenyang 110036, China. 2. Department of Environment, Liaoning University, Shenyang 110036, China; 3. Center of Analysis and Test, Liaoning University, Shenyang 110036, China). Journal of Environmental Sciences. 2005(05)
博士论文
[1]层状氯氧化铋结构调控及其光催化活性增强[D]. 李杰.华中师范大学 2016
[2]新型BiOCl光催化剂的可控合成及性能强化研究[D]. 毛晓明.太原理工大学 2014
[3]几种半导体材料电子结构及光催化性质的理论研究[D]. 朱应涛.山东大学 2013
[4]半导体材料的能带调控及其光催化性能的研究[D]. 王俊鹏.山东大学 2013
[5]基于难降解有机污染物特性的光催化-生化废水处理技术[D]. 徐璇.重庆大学 2010
硕士论文
[1]还原氧化石墨烯/NaGdF4:Yb,Er纳米复合材料的制备及光热现象的研究[D]. 杨超卿.海南大学 2017
[2]NaYF4:Ho3+@TiO2-rGO三元光催化剂的制备及其性能研究[D]. 吴田辉.重庆大学 2017
[3]BiOCl的制备、改性及其光催化性能的研究[D]. 杨一凡.大连海事大学 2017
[4]氯氧化铋的制备、改性及光催化性能研究[D]. 许香.吉林大学 2016
[5]YF3:Ho3+@TiO2光催化剂的制备及其性能研究[D]. 龙俊.重庆大学 2016
[6]{001}面择优BiOCl纳米片的可控制备及改性研究[D]. 蒋毅.重庆大学 2016
[7]还原氧化石墨烯—金属/金属氧化物复合物的制备及其性能研究[D]. 徐洪雷.上海应用技术学院 2015
[8]BiVO4-石墨烯复合光催化剂制备及光催化活性[D]. 邹秋林.重庆大学 2015
[9]稀土离子掺杂氟化物上转换材料的两步合成及发光性质研究[D]. 韩全泽.大连海事大学 2015
[10]TiO2包覆上转换发光材料的制备及其可见光催化性能的研究[D]. 高鹏.暨南大学 2013
本文编号：3398271
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3398271.html
