钨基纳米半导体材料的制备及催化性能研究

发布时间：2017-10-22 23:24

  本文关键词：钨基纳米半导体材料的制备及催化性能研究

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【摘要】：环境污染和能源短缺已经严重威胁到人类的生存与发展,尤其是化学污染越来越受到人们的重视,有效地治理被化学污染的水资源是环境治理的一个突破点,把各种化学污染物无害化是环境保护的主要措施之一。光催化技术就是在这样的背景下逐步发展起来的一门新的环保技术。选择无毒无害、无腐蚀性的光催化剂,不仅可以将有机物彻底分解成对环境和人类无害的H20和C02,而且不会产生二次污染。由于SrTiO3具有大量的光催化活性位点,可用于提高Bi2WO6的光催化活性。所以本文采用两步水热法合成了不同质量分数的SrTiO3/Bi2WO6异质结催化剂,采用XRD、 UV-vis、SEM、TEM和XPS等表征手段,对形成的异质结结构、形貌等进行分析,通过在可见光下降解罗丹明B溶液的效果来评估不同质量分数的异质结催化剂的催化活性。结果表明,SrTiO3成功复合在片层状的Bi2WO6催化剂的表面,而且复合SrTiO3后,SrTiO3/Bi2WO6异质结催化剂的形貌、大小和晶相都没有发生变化,也不存在原子转移。在可见光照射下,纯Bi2WO6催化剂降解罗丹明B的反应速率常数为0.0245 min-1；当8wt%SrTiO3复合在Bi2WO6表面时,其催化降解罗丹明B的速率常数达到最大值,为0.0463 min-1。SrfiO3的加入有效地抑制了光生电子和空穴的复合,提高了光催化活性。此外,Bi2MoO6的晶体结构与Bi2WO6相似,且Bi2MoO6具有更小的能带间隙,以Bi2MoO6与SrTiO3复合可优化其光催化活性。因此采用相同方法制备了不同质量分数的SrTiO3/Bi2MoO6异质结催化剂,并通过其光降解罗丹明B溶液研究SrTiO3的助剂效果及机理。研究表明,SrTiO3的复合量对催化剂的光催化活性有重大影响,在可见光照射下,纯Bi2MoO6作为催化剂时,90mmin后浓度为30mg/L罗丹明B溶液的降解率为58.0%1以8wt%SrTiO3复合的SrTiO3/Bi2MoO6作为光催化剂时,80 mmin后浓度为30 mg/L罗丹明B溶液几乎完全降解。这可能是由于SrTiO3能有效地匹配能带间隙,抑制光生电子和空穴的复合,同时反应产生的羟基自由基(·OH)具有强氧化性可以与有机染料发生反应。
【关键词】：光催化 异质结 降解 罗丹明B
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 引言10
• 1.2 半导体光催化简介10-11
• 1.3 半导体光催化机理11-13
• 1.4 半导体光催化反应活性的影响因素13-15
• 1.4.1 催化剂本身的影响13-14
• 1.4.2 反应条件的影响14-15
• 1.4.3 降解物本身的因素15
• 1.5 半导体光催化剂纳米材料的合成及研究概况15-21
• 1.5.1 半导体光催化剂纳米材料的性质15-16
• 1.5.2 钨酸铋纳米材料的制备16-17
• 1.5.3 改善钨酸铋光催化性能的途径17-21
• 1.6 本课题的选题依据及主要研究内容21-23
• 第二章 SrTiO_3/Bi_2WO_6异质结光催化性能研究23-37
• 2.1 实验仪器及试剂23-24
• 2.1.1 实验仪器23
• 2.1.2 实验试剂23-24
• 2.2 可见光型异质结 SrTiO_3/Bi_2WO_6的制备24-26
• 2.2.1 SrTiO_3的制备24
• 2.2.2 SrTiO_3/Bi_2WO_6的制备24
• 2.2.3 光催化降解罗丹明B溶液24-25
• 2.2.4 罗丹明B标准溶液的配置25-26
• 2.3 SrTiO_3/Bi_2WO_6催化剂的表征及结果分析26-32
• 2.3.1 X射线粉末衍射(XRD)26-27
• 2.3.2 扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)27-28
• 2.3.3 TEM-EDX元素扫描谱图28-30
• 2.3.4 紫外-可见(UV-vis)吸收光谱30
• 2.3.5 X射线光电能谱(XPS)30-32
• 2.4 SrTiO_3/Bi_2WO_6异质结催化剂光催化性能研究32-36
• 2.4.1 SrTiO_3/Bi_2WO_6异质结催化剂降解罗丹明B32-35
• 2.4.2 SrTiO_3/Bi_2WO_6异质结催化剂的降解机理35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 SrTiO_3/Bi_2WO_6异质结的光催化性能研究37-49
• 3.1 实验仪器及试剂37-38
• 3.2 可见光型异质结SrTiO_3/Bi_2WO_6的制备38-39
• 3.2.1 SrTiO_3的制备38
• 3.2.2 SrTiO_3/Bi_2WO_6的制备38-39
• 3.2.3 光催化降解罗丹明B溶液39
• 3.3 SrTiO_3/Bi_2WO_6催化剂的表征及结果分析39-43
• 3.3.1 X射线衍射(XRD)39-40
• 3.3.2 扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)40-41
• 3.3.3 X射线光电能谱(XPS)41-43
• 3.3.4 紫外-可见(UV-vis)吸收光谱43
• 3.4 SrTiO_3/Bi_2WO_6异质结催化剂光催化性能研究43-47
• 3.4.1 SrTiO_3/Bi_2WO_6异质结催化剂降解罗丹明B44-46
• 3.4.2 SrTiO_3/Bi_2WO_6异质结催化剂的降解机理46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 结论与建议49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-60
• 作者简介60

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