BiOI的制备、改性及光催化性能研究

发布时间：2017-10-14 09:00

  本文关键词：BiOI的制备、改性及光催化性能研究

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【摘要】：随着全球污水处理问题日渐突出,找出处理污水的经济、便捷的方法已然成为人们亟待解决的问题。由此,光催化技术处理污水很快吸引了人们的目光,半导体材料作为性质优良的光催化剂而备受瞩目。铋系光催化剂中BiOI具有独特的电子结构,良好的催化性能和光学性能,成为了光催化领域的研究热点。本论文从以下几个方面对BiOI进行研究:(1)利用共沉淀法制备BiOI,通过XRD、DRS、SEM、TEM和光催化对样品进行表征,结果表明BiOI具有较好的光催化性能,制备样品的最优条件为反应温度60℃、PVP量0.02g、柠檬酸量0.2g、反应时间8h、反应溶剂为100mL水+100mL乙醇。同时,光催化结果表明,在反应进行120min时染料的降解率可达95%。(2)利用离子交换法制备Bi_2S_3/BiOI复合材料。通过XRD、DRS、SEM、TEM、EDS和光催化对样品进行表征,结果表明掺杂Bi_2S_3可以改善BiOI的光催化活性,掺杂Bi_2S_3会改变样品的结晶度,并使样品尺寸减小,而且表面由片层结构变为细小颗粒附着的形态。但Bi_2S_3掺杂量对样品的结构和结晶以及光吸收性能和光催化活性的影响不大。同时,光催化结果表明,在反应进行60min时染料的降解率可达90%。(3)利用液相法制备Ag_3PO_4/BiOI复合材料。通过XRD、DRS、SEM、TEM、EDS和光催化对样品进行表征,结果表明掺杂Ag_3PO_4可以明显提高BiOI的光催化活性,在光催化反应进行30min时染料的降解率可达90%。
【关键词】：BiOI 光催化性能 Bi_2S_3/BiOI 掺杂 Ag_3PO_4/BiOI
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O643.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 BiOI的结构性质与光催化机理10-11
• 1.2.1 BiOI的结构10
• 1.2.2 BiOI的光催化机理10-11
• 1.3 BiOX（X=Cl、Br、I）材料的特殊形貌介绍11-14
• 1.3.1 BiOX（X=Cl、Br、I）的一维结构（1D）12
• 1.3.2 BiOX（X=Cl、Br、I）的二维结构（2D）12-13
• 1.3.3 BiOX（X=Cl、Br、I）的三维立体结构（3D）13-14
• 1.4 BiOI材料的制备方法14-16
• 1.4.1 共沉淀法15
• 1.4.2 水热法/溶剂热法15
• 1.4.3 溶胶-凝胶法15
• 1.4.4 软模板法15-16
• 1.5 提高BiOX (X=Cl、Br、I)光催化性能的途径16-18
• 1.5.1 离子掺杂16
• 1.5.2 半导体复合16-17
• 1.5.3 贵金属沉积17-18
• 1.6 课题研究的主要内容18-19
• 第二章 实验部分19-27
• 2.1 实验仪器与试剂19-20
• 2.2 BiOI及其复合材料的制备方法20-22
• 2.2.1 BiOI材料的制备20-21
• 2.2.2 Bi_2S_3/BiOI复合材料的制备21
• 2.2.3 Ag_3PO_4/BiOI复合材料的制备21-22
• 2.3 BiOI材料的表征22-23
• 2.3.1 X射线衍射（XRD）表征分析22
• 2.3.2 紫外可见漫反射UV-Vis（DRS）表征分析22
• 2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）表征分析22-23
• 2.3.4 透射电子显微镜（TEM）表征分析23
• 2.3.5 X射线能谱（EDS）表征分析23
• 2.4 BiOI材料光催化性能的研究23-27
• 2.4.1 罗丹明B的基本性质23-24
• 2.4.2 罗丹明B的工作曲线24-25
• 2.4.3 降解罗丹明B的紫外-可见光谱分析25-27
• 第三章 结果与讨论27-71
• 3.1 BiOI的分析结果与讨论27-52
• 3.1.1 引言27
• 3.1.2 不同温度条件下制备的BiOI样品表征分析27-32
• 3.1.2.1 反应温度对制备的BiOI的结构和结晶的影响27-28
• 3.1.2.2 反应温度对制备的BiOI的光吸收性能的影响28-29
• 3.1.2.3 反应温度对制备的BiOI的形貌的影响29-31
• 3.1.2.4 反应温度对制备的BiOI的光催化性能的影响31-32
• 3.1.3 不同PVP添加量条件下制备的BiOI样品表征分析32-37
• 3.1.3.1 PVP添加量对制备的BiOI的结构和结晶的影响32-33
• 3.1.3.2 PVP添加量对制备的BiOI的光吸收性能的影响33-34
• 3.1.3.3 PVP添加量对制备的BiOI的形貌的影响34-36
• 3.1.3.4 PVP添加量对制备的BiOI的光催化性能的影响36-37
• 3.1.4 不同柠檬酸添加量条件下制备的BiOI样品表征分析37-42
• 3.1.4.1 柠檬酸添加量对制备的BiOI的结构和结晶的影响37-38
• 3.1.4.2 柠檬酸添加量对制备的BiOI的光吸收性能的影响38-39
• 3.1.4.3 柠檬酸添加量对制备的BiOI的形貌的影响39-41
• 3.1.4.4 柠檬酸添加量对制备的BiOI的光催化性能的影响41-42
• 3.1.5 不同反应时间条件下制备的BiOI样品表征分析42-46
• 3.1.5.1 反应时间对制备的BiOI的结构和结晶的影响42
• 3.1.5.2 反应时间对制备的BiOI的光吸收性能的影响42-43
• 3.1.5.3 反应时间对制备的BiOI的形貌的影响43-45
• 3.1.5.4 反应时间对制备的BiOI的光催化性能的影响45-46
• 3.1.6 不同溶剂配比条件下制备的BiOI样品表征分析46-51
• 3.1.6.1 溶剂配比对制备的BiOI的结构和结晶的影响46-47
• 3.1.6.2 溶剂配比对制备的BiOI的光吸收性能的影响47-48
• 3.1.6.3 溶剂配比对制备的BiOI的形貌的影响48-50
• 3.1.6.4 溶剂配比对制备的BiOI的光催化性能的影响50-51
• 3.1.7 最优条件下BiOI的透射电镜（TEM）表征51-52
• 3.2 Bi_2S_3/BiOI的制备及光催化性能的研究52-58
• 3.2.1 引言52
• 3.2.2 不同溶剂掺杂量条件下制备的Bi_2S_3/BiOI样品表征分析52-58
• 3.2.2.1 Bi_2S_3掺杂量对Bi_2S_3/BiOI的结构和结晶的影响52-53
• 3.2.2.2 Bi_2S_3掺杂量对Bi_2S_3/BiOI的光吸收性能的影响53-54
• 3.2.2.3 Bi_2S_3掺杂量对Bi_2S_3/BiOI的形貌的影响54-56
• 3.2.2.4 Bi_2S_3/BiOI的透射电镜（TEM）分析56-57
• 3.2.2.5 Bi_2S_3/BiOI的X射线能谱（EDS）分析57
• 3.2.2.6 Bi_2S_3掺杂量对Bi_2S_3/BiOI的光催化性能的影响57-58
• 3.3 Ag_3PO_4/BiOI的制备及光催化性能的研究58-71
• 3.3.1 引言58-59
• 3.3.2 不同Ag_3PO_4掺杂量条件下制备的Ag_3PO_4/BiOI样品表征分析59-62
• 3.3.2.1 Ag_3PO_4掺杂量对Ag_3PO_4/BiOI的结构和结晶的影响59-60
• 3.3.2.2 Ag_3PO_4掺杂量对Ag_3PO_4/BiOI的光吸收性能的影响60-61
• 3.3.2.3 Ag_3PO_4掺杂量对Ag_3PO_4/BiOI的光催化性能的影响61-62
• 3.3.3 不同反应时间条件下制备的Ag_3PO_4/BiOI样品表征分析62-64
• 3.3.3.1 反应时间对Ag_3PO_4/BiOI的结构和结晶的影响62
• 3.3.3.2 反应时间对Ag_3PO_4/BiOI的光吸收性能的影响62-63
• 3.3.3.3 反应时间对Ag_3PO_4/BiOI的光催化性能的影响63-64
• 3.3.4 不同反应溶剂条件下制备的Ag_3PO_4/BiOI样品表征分析64-67
• 3.3.4.1 反应溶剂对Ag_3PO_4/BiOI的结构和结晶的影响64-65
• 3.3.4.2 反应溶剂对Ag_3PO_4/BiOI的光吸收性能的影响65-66
• 3.3.4.3 反应溶剂对Ag_3PO_4/BiOI的光催化性能的影响66-67
• 3.3.5 Ag_3PO_4/BiOI的扫描电镜（SEM）分析67-69
• 3.3.6 Ag_3PO_4/BiOI的透射电镜（TEM）分析69-70
• 3.3.7 Ag_3PO_4/BiOI的X射线能谱（EDS）分析70-71
• 第四章 结论71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77

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本文编号：1030127