铋基异质结光催化剂一步原位合成及其催化活性研究

发布时间：2025-04-15 03:59

　　随着我国工业化程度不断加大以及人们生活水平的日益提高，由此导致的环境问题日益严重。光催化氧化技术在处理污染物时所需成本低、处理彻底、可循环使用，在治理水污染方面得到广泛的应用。然而，目前所用的光催化剂多数是以TiO2为代表的紫外光光催化剂，实际应用受到限制。因此新型、高效的可见光催化剂在处理环境污染方面得到了越来越多的关注。而其中铋系光催化剂由于其绿色、高效而引起广泛关注，但是单一的光催化剂的量子效率仍有待提高，而构建异质结构是促进其光生电子-空穴分离的有效方法。 本文合成了一系列Bi系纳米光催化剂。采用XPS、BET、TEM、DRS、XRD等手段对催化剂进行了表征。结果表明，制备的Bi系异质结纳米材料在可见光区有很好的催化性能，主要是由于窄禁带宽度光催化剂的引入以及形成的异质结材料的交错能级有效地转移了光生电子，降低了电子-空穴复合效率。 采用溶剂热法原位合成了高分散性的BiOCl–g-C3N4异质结材料，二者较高的接触面积有利于可见光下C3N4光生电子的有效转移。当BiOCl与g-C3N4异质结摩尔比为1：1时，样品具有最高的光催化活性，可见光照射80min可降解甲基橙95%...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 新型光催化剂的设计与研究
    1.3 光催化剂的制备
        1.3.1 物理法
        1.3.2 化学法
    1.4 半导体材料的光催化机理
    1.5 铋系纳米材料的应用
    1.6 本课题的提出及拟研究内容
第2章 实验部分
    2.1 实验药品和仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器和设备
    2.2 催化剂的表征
        2.2.1 透射电镜(TEM)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 X 射线衍射(XRD)
        2.2.4 比表面积的测定(SSA)
        2.2.5 紫外可见漫反射吸收光谱(DRS)
        2.2.6 X 射线光电子能谱(XPS)
        2.2.7 荧光光谱(PL)
        2.2.8 光催化剂生成羟基自由基浓度的测定
    2.3 催化剂光催化活性测试
第3章 溶剂热法合成 BiOCl/C₃N₄异质结材料及其活性研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 g-C₃N₄的制备
        3.2.2 BiOCl/C₃N₄异质结的制备
        3.2.3 光催化实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 X 射线衍射分析(XRD)
        3.3.2 扫描电镜分析(SEM)
        3.3.3 透射电镜分析(TEM)
        3.3.4 比表面积分析(BET)
        3.3.5 紫外可见漫发射图谱分析(DRS)
        3.3.6 X 射线能谱分析(EDX)
        3.3.7 红外谱图分析(FT-IR)
        3.3.8 X 射线光电子能谱分析(XPS)
    3.4 光催化活性实验
        3.4.1 不同催化剂在可见光下光催化降解 MO
        3.4.2 异质结材料光催化降解 MO 的机理
        3.4.3 光催化剂的稳定性研究
    3.5 本章小结
第4章 溶液燃烧法一步合成 BiOCl/Bi₂₄O₃₁Cl₁₀复合材料及其活性研究
    4.1 引言
    4.2 催化剂的制备
    4.3 催化剂表征
        4.3.1 X 射线衍射分析(XRD)
        4.3.2 扫描电镜分析(FESEM)
        4.3.3 透射电镜分析(TEM)
        4.3.4 紫外可见漫发射图谱分析(DRS)
        4.3.5 表面光电压谱(SPS)
    4.4 光催化活性实验
        4.4.1 不同催化剂在可见光下光催化降解 MO
        4.4.2 不同催化剂在可见光下光催化降解 RhB
        4.4.3 60%BiOCl 异质结材料在可见光下光催化降解对氯苯酚
    4.5 光催化降解 MO 的机理
        4.5.1 加入捕获剂光降解速率
        4.5.2 ·OH 自由基检测图谱
        4.5.3 O^2-自由基检测图谱
    4.6 光催化剂的稳定性
    4.7 结论
第5章 溶液燃烧法合成 BiOBr/Bi₂₄O₃₁Br₁₀异质结材料及其活性研究
    5.1 引言
    5.2 催化剂制备
    5.3 催化剂表征
        5.3.1 扫描电镜分析(SEM)
        5.3.2 X 射线衍射分析(XRD)
        5.3.3 紫外可见漫反射 DRS)
        5.3.4 表面光电压谱(SPS)
    5.4 光催化活性实验
        5.4.1 不同催化剂在可见光下光催化实验
        5.4.2 BiOBr/ Bi₂₄O₃₁Br₁₀异质结的光催化降解 RhB 的机理
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢



本文编号：4040036