锌、铋系光催化剂的控制合成及性能研究

发布时间：2018-01-01 01:07

  本文关键词：锌、铋系光催化剂的控制合成及性能研究　出处：《河南师范大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： ZnO Bi_2WO_6 水热微乳液法 水热法 光催化

【摘要】：近年来,随着半导体光催化技术的不断发展,利用半导体光催化材料降解废水中的有机污染物以及光解水制氢技术有望成为解决环境和能源问题的有效途径。在众多的半导体光催化材料中,氧化锌(ZnO)和钨酸铋(Bi_2WO_6)由于其活性高、稳定性好、制备成本低等优点而成为学者们的研究重点。尽管ZnO禁带宽度较大,只在紫外光下有较好的响应,对太阳光的利用率较低,但改性后的ZnO仍有较高的应用价值。Bi_2WO_6禁带宽度窄,可有效利用太阳光,展现出良好的工业应用前景。然而在实际光催化过程中,Bi_2WO_6材料的光生电子和空穴极易复合,光子利用率低,限制了其在工业中的大量应用。为了提高ZnO和Bi_2WO_6光催化材料的活性,本文从形貌控制和结构调整两方面着手分别对其进行改性,主要研究内容如下:(1)以乙酸锌为原料,CTAB为表面活性剂,正己醇为助表面活性剂,利用水热微乳液法在水热温度140℃,水热时间为14 h的条件下成功制备出3D花状微球结构的ZnO光催化剂。通过XRD和SEM考察一系列反应时间产物的形貌和结构,提出了3D花状微球结构的可能生长机理。此外,考察了不同形貌的ZnO在紫外光下对亚甲基蓝溶液的降解活性,结果表明3D花状微球结构的ZnO具有较好的光催化活性,其原因可能与其较高的结晶度和特殊的3D分层微球结构的协同作用有关。(2)以L-赖氨酸为模板剂采用水热法成功合成纳米银和片状g-C_3N_4修饰的Bi_2WO_6微球,研究了Ag和g-C_3N_4的负载量对Bi_2WO_6光催化活性的影响,得出适宜的负载条件,即当掺入3%的g-C_3N_4且掺入0.5%的Ag时负载样品对罗丹明B染料的降解率最高。与纯Bi_2WO_6光催化材料相比,负载型Bi_2WO_6光催化性能提高的原因归结于Ag和g-C_3N_4的协同作用促进了光生电子和空穴的有效分离。(3)采用水热法制备出Bi_2WO_6/MoS_2复合材料,采用瞬态电流和线性扫描伏安法对所制备样品做了电化学性能测试。结果表明,由于材料的化学复合以及半导体之间光电子的转移,当掺入5%Bi_2WO_6时MoS_2复合样品具有较低的初始电位(-50 mV)和较小的塔菲尔斜率(96 mV dec-1),表现出更好光催化制氢性能。
[Abstract]:In recent years, with the continuous development of semiconductor photocatalytic technology. Using semiconductor photocatalytic materials to degrade organic pollutants in wastewater and photolysis water to produce hydrogen technology is expected to be an effective way to solve environmental and energy problems in many semiconductor photocatalytic materials. Zinc oxide (ZnO) and bismuth tungstate (Bi2WO6) have become the research focus of scholars because of their high activity, good stability, low preparation cost and so on, despite the wide band gap of ZnO. But the modified ZnO still has higher application value. Bi2WO6 has a narrow band gap, which can effectively utilize solar light. However, in the process of photocatalysis, the photogenerated electrons and holes of Bikes _ 2WO _ 6 materials are easy to be recombined, and the photon utilization rate is low. In order to improve the activity of ZnO and Bi_2WO_6 photocatalytic materials, the morphology control and structure adjustment were used to modify them respectively. The main research contents are as follows: (1) with zinc acetate as raw material, CTAB as surfactant and n-hexanol as cosurfactant, hydrothermal microemulsion method was used at 140 鈩，

本文编号：1362245