铋系复合光催化剂的制备及其性能研究

发布时间：2016-12-22 18:57

  本文关键词：铋系复合光催化剂的制备及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《山东大学》 2014年

铋系复合光催化剂的制备及其性能研究

向礼  

【摘要】：现代工业的迅速发展,含有有毒、致癌污染物的废水大量排放,严重威胁着人类的健康。在这种背景下高度重视排放物、废弃物的妥善处理和循环再生,减少不可再生资源的消耗和环境的污染,同时寻求一种绿色环保、可持续发展的新能源就越来越受到世界各国的广泛关注。高纯氧化技术对水中高稳定性、高毒性有机污染物的去除尤为有效,已经逐渐成为水处理技术研究的热点,光催化氧化是高级氧化技术中的一种,它是指通过照射半导体光催化剂,使其价带上的电子受到激发后跃迁至导带,并分别在价带和导带上形成光生电子和空穴,在水中产生氧化能力极强的·OH自由基,从而将污染物氧化降解。光催化反应是近几十年来兴起的一门新技术,目前在污染治理技术领域和能源开发方面的研究十分活跃,所以近几年来,具有高效催化活性的光催化材料的研究开发逐渐成为国内外研究的热点。作为一类新型半导体光催化剂,铋系光催化剂出了常见的氧化物、与其他金属形成的复合氧化物外,还可以与其他非金属形成复合氧化物,比如与卤素形成卤化氧铋(BiOX, X=F, Cl, Br, I)。卤化氧铋(BiOX, X=Cl, Br, I)是一种新型的半导体光催化材料,其自身具有独特的电子结构和原子排布、良好的光学性能和较强的催化性能,近些年来以卤化氧铋为基底材料复合得到的复合光催化剂成为铋系光催化剂研究的一个新方向。本论文旨在探索复合纳米结构Zn2GeO4/BiOI和BiOCl/BiOI可见光光催化剂的制备方法,低能耗的制备和筛选出具有应用前景的、稳定、高效的复合可见光光催化剂,并进一步通过对材料表面Zeta电荷以及暴露晶面的调控来获得更加高效的复合材料,同时阐述了材料表面Zeta电荷和暴露晶面对复合材料光催化性能的影响,并采用XRD、XPS、 SEM、TEM、HRTEM、光电流测试以及光催化降解等测试手段对所合成的光催化剂的结构、形貌及其光催化性能、光催化作用机理进行了深入的研究。主要研究内容及结果如下： 第一章主要介绍了半导体光催化材料的研究背景、研究意义及其发展历程,提出了复合半导体光催化材料的研究意义,并对其研究现状进行了概述。 第二章主要介绍了实验所用试剂、仪器及实验方法,在此基础上,简要介绍了本论文实验阶段所使用的各种测试仪器。 在第三章中,我们利用水热法制备出了单体Zn2Ge04,利用水浴法制备出了单体BiOI,然后利用煅烧保温的方法制备出了Zn2Ge04/BiOI复合光催化材料,并考察了Zn2Ge04/BiOI复合材料光催化降解有机染料甲基橙(MO)的性能,考察了利用有机溶剂对两个单体材料进行表面电荷调控之后再进行复合对复合材料复合率的影响,探讨了不同复合率的复合材料光催化活性的区别。 第四章则主要研究了001-BiOCl/BiOI和010-BiOCl/BiOI复合光催化材料的制备及其光催化降解有机染料的性能。在本章中我们将制备出的具有不同暴露晶面的001-BiOCl和010-BiOCl分别与BiOI进行复合得到两种不同暴露晶面的复合材料,利用各种测试手段证明了两种暴露面在复合材料中的存在,再利用电子牺牲剂测试了两种复合材料在复合界面处电子的传输路径,提出了一个初步的光生电子传输路径模型,研究了在复合材料复合界面处的光生电子转移机制。 第五章对本论文作了总结,指出了本论文的创新点并对今后拟开展的工作作了展望。

【关键词】：
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O643.36
【目录】：

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