钙钛矿型光催化材料的制备及性能研究

发布时间：2017-10-22 18:18

  本文关键词：钙钛矿型光催化材料的制备及性能研究

  更多相关文章： 光催化钙钛矿 NaNbO_3 Bi_2WO_6 SrTiO_(3-x)

【摘要】：光催化技术被誉为21世纪解决能源危机的潜在技术,能够更进一步利用太阳能。钙钛矿具有优异的铁电、压电、光电等性能,应用广泛。NaNbO_3、Bi_2WO_6、SrTiO_3这三种光催化剂具有典型的钙钛矿型结构,拥有良好的光电性能,广受研究。本文主要研究方案是对其进行复合改性,主要研究内容与结果如下:1.一步水热法制备NaNbO_3-Ba_4SrNb_4O_(15)异质结。采用XRD、FE-SEM、BET、UV-VIS等对其进行表征。研究结果表明,NaNbO_3-Ba_4SrNb_4O_(15)异质结中片状的Ba_4SrNb_4O_(15)与颗粒状的NaNbO_3均匀混合,其吸收光范围拓展到可见光区域。其中250℃条件下合成出的样品具有最高的比表面积、光催化活性,以及最窄的禁带间隙Eg(3.02eV)。在以甲醇作为牺牲试剂时,可见光辐照2h光解水产氢量为1.021μmol。2.两步水热法制备Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结。在200℃水热条件下制备出SrTi O_3,并以之为基底,在180℃下二次水热法制备出Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结。采用XRD、FE-SEM、BET、UV-VIS等对其进行表征。研究结果表明,生长在SrTiO_3基底上的片状Bi_2WO_6,其聚合态由玫瑰花状转变为球状。随着SrTiO_3加入量的增多,球状聚合物粒径逐渐减小、数量减少,比表面积增大。Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结的吸收光波长范围大于Bi_2WO_6,Eg从2.82eV减小到2.69eV。吸附实验及可见光降解甲基橙实验表明,SrTiO_3与Bi_2WO_6的比例为3:1时,样品具有最强的吸附染料性能;当二者比例为3:5时,球状Bi_2WO_6粒径变小,Bi_2WO_6与SrTiO_3混合的更均匀,催化剂拥有最高的光催化活性。3.Ti~(3+)自掺杂SrTiO_3-x。以TiCl_3、SrCl_2·6H_2O、H_2O_2为反应物,1200℃下煅烧制备出Ti~(3+)自掺杂的SrTiO_3-x。并通过氧化剂H_2O_2的加入量来调节Ti~(3+)的掺杂量。采用XRD、XPS、FE-SEM、BET、UV-UIS等对其进行表征。研究结果表明,Ti~(3+)自掺杂的SrTiO_3-x的晶格结构发生轻微畸变;XPS测试分析表明,催化剂中含有Ti~(3+),并检测出大量氧空位的存在。其吸收光范围拓展到可见光,Eg从3.18eV(纯SrTiO_3)降低至2.88eV(SrTi O_3-x)。可见光降解罗丹明B的实验表明,H_2O_2加入量为10%(与TiCl_3的摩尔当量比)时,样品具有最高的光催化性能。对该样品进行浸渍法负载NiO后,其Eg从2.95eV降低到2.38eV,光催化性能比未负载前提升了3.5倍。
【关键词】：光催化钙钛矿 NaNbO_3 Bi_2WO_6 SrTiO_(3-x)
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 光催化机理10-13
• 1.2.1 光催化反应原理10-12
• 1.2.2 异质结光催化应用原理12-13
• 1.3 光催化剂的改性13-16
• 1.3.1 形貌改性13-14
• 1.3.2 电子性能改性14-16
• 1.4 钙钛矿型光催化剂研究状况16-21
• 1.4.1 NaNbO_3研究状况17-18
• 1.4.2 Bi_2WO_6研究状况18-20
• 1.4.3 SrTiO_3研究状况20-21
• 1.5 本论文的选题思路及研究内容21-24
• 1.5.1 NaNbO_3-Ba_4SrNb_4O_(15)21-22
• 1.5.2 Bi2WO_6-SrTiO_322
• 1.5.3 NiO/SrTiO_(3-x)22-24
• 第2章 一步水热法制备NaNbO_3-Ba_4SrNb_4O_(15)异质结及光催化性能研究24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 实验24-27
• 2.2.1 实验药品及仪器24-25
• 2.2.2 催化剂的制备25-26
• 2.2.3 光催化性能表征26-27
• 2.3 分析27-32
• 2.3.1 晶相分析27-28
• 2.3.2 形貌分析28-30
• 2.3.3 紫外可见吸收光谱分析30-32
• 2.4 光催化性能研究32-36
• 2.4.1 光降解甲基橙32-34
• 2.4.2 光解水产氢34-36
• 2.5 本章小结36-38
• 第3章 Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结的制备及光催化性能研究38-52
• 3.1 引言38
• 3.2 实验38-40
• 3.2.1 实验药品及仪器38-39
• 3.2.2 催化剂的制备39-40
• 3.2.3 光催化性能表征40
• 3.3 分析40-47
• 3.3.1 晶相分析40-42
• 3.3.2 形貌分析42-45
• 3.3.3 紫外可见吸收光谱分析45-47
• 3.4 光催化性能研究47-50
• 3.4.1 催化剂吸附性能研究47-48
• 3.4.2 光降解染料48-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第4章 NiO负载的自掺杂SrTiO_(3-X)的制备及光催化性能研究52-66
• 4.1 引言52-53
• 4.2 实验53-54
• 4.2.1 实验药品及仪器53
• 4.2.2 催化剂的制备53-54
• 4.2.3 光催化性能表征54
• 4.3 分析54-62
• 4.3.1 晶相分析54-58
• 4.3.2 形貌分析58-60
• 4.3.3 紫外可见吸收光谱分析60-62
• 4.4 光催化性能研究62-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第5章 总结66-68
• 参考文献68-77
• 致谢77-79
• 附录A 正文中未列出的N_2吸脱附曲线及孔径分布图79-80

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本文编号：1079526