氯氧化铋多级微花、大片及其同质结的无溶剂制备和光催化性能研究
发布时间：2020-08-07 08:46
【摘要】：经济的高速发要所带来的环境污染问题和能源危机制约着社会的可持续发展,而半导体光催化技术被认为是最有前景的解决之道。BiOCl作为一种铋系光催化剂,因具有独特的层状结构和自生的内建电场、成本低廉、稳定性高及无毒等优点而备受关注。为提高BiOCl的光催化活性,调控BiOCl形貌和构建异质结(或同质结)成为常用方法。BiOCl形貌调控主要通过溶剂热法合成且需要引入结构导向剂(如有机溶剂、表面活性剂等),但大量的溶剂和结构导向剂会带来严重的环境问题,不利于产品工业化生产。此外,异质结多为分步合成,反应复杂。而构筑BiOCl同质结无需引入其它元素(相对于异质结)即可显著提高光生电荷分离效率及光催化活性,但有关一步合成BiOCl同质结的研究还很少,亟需开发新的合成技术。本文采用无溶剂、低温固相反应方法,成功制备了 BiOCl多级微花、大片和微花/大片同质结,样品的光催化活性可比拟已有BiOCl材料,但制备方法更节能、环保,具有较大应用价值。具体研究内容如下:1.分别以三氯叔丁醇和五水合硝酸铋为C1源和Bi源,采用固相反应法,控制温度为120～160 ℃,即可一锅法得到BiOCl多级微花和大片。微花是由高度暴露(001)面、厚度约为15 nm的小纳米片构成,而大片高度暴露(010)面,厚度达到几百纳米。随反应温度增加,样品中微花含量逐渐降低,大片含量逐渐增加;Cl/Bi摩尔比由1增至3时,样品中大片含量急剧减少,但有部分微花解体并形成堆叠结构。大片由微花高温下熔合得到,高温能加速熔合过程。大片的紫外光吸收性能优于微花,但带隙更宽,比表面积更小。微花极易形成,样品在120 ℃反应0.5 h即可观察到微花的大范围存在。2.BiOCl多级微花与大片的紧密接触形成了同质结。高分辨透射电子显微镜可清楚观察到同质结界面及紧密接触的微花小片和大片暴露晶面的不同。紫外-可见吸收光谱、X射线光电子能谱及模特-肖特基测试表明,微花和大片具有不同的能带结构,且能带位置匹配。荧光光谱及光电化学测试表明了同质结构建所导致的样品光生电荷分离效率的显著提高,这使同质结样品具有更高的光催化活性。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;O644.1
【图文】：
．３．６其它类型光催化剂逡逑除以上种类光催化剂外，研宄较多的光催化剂还包括有机半导体（如石化碳［３９］）、有机金属（如Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈ）配合物、钽基（如Ｔａ２０５）、铈基（ｅ０２）、锡基（如邋ＳｎＳ２、Ｓｎ０２）等。逡逑．４邋ＢｉＯＣｌ合成方法逡逑当前关于光催化剂制备方法的研宄己较为丰富，基于ＢｉＯＣｌ材料的主要方法包括水解法、溶剂（水）热法、溶胶－凝胶法、高温固相法、化学气相法等。逡逑．４．１水解法逡逑水解法是早期研宄的一种极为常用的制备方法，一般采用ＨＣ１作为调节
增加反应活性位点，而且可改变材料的￡ｇ，增进光吸收。对于ＢｉＯＣｌ，逡逑己获得的形貌主要有一维结构的纳米纤维和纳米线，二维纳米片、纳米盘和支撑逡逑薄膜以及三维多级结构（花型、微球和柱体等），如图１．３所示。逡逑ｍｍｍ逡逑一维结构\″味峁梗郏担矗蒎稳峁辜溴义贤迹保巢煌蚊玻拢椋希茫斓模樱牛屯煎义希疲椋纾酰颍澹欤冲澹樱牛湾澹椋恚幔纾澹箦澹铮驽澹拢椋希茫戾澹螅幔恚穑欤澹箦澹鳎椋簦桢澹洌椋妫妫澹颍澹睿翦澹恚铮颍穑瑁铮欤铮纾椋澹箦义洗釉龃蟊缺砻婊慕嵌壤纯矗嗉督峁沟墓怪亲钣行У摹Ｄ壳埃票稿义希拢椋希茫烊嗉督峁怪饕咳芗寥确ê铣伞？赏ü骺厝芗晾嘈汀⒎从ξ露群褪卞义霞洹㈩椋龋┰础ⅲ穑燃疤砑咏峁沟枷蚣粒ㄈ绫砻婊钚约粒┑仁迪郑拢椋希茫烊噱义霞督峁沟闹票浮Ｈ纾茫瑁澹睿郏担叮莸韧ü芗寥确ǎ裕茫裕粒么妫桑茫茫焙铣闪诵蚊补嬖蝈义系模拢耍模茫蔽⑶颉＃兀椋岬龋郏担罚菀砸叶嘉芗梁铣闪司哂锌杉獯呋钚缘娜义希拢椋希茫煳⒛擅浊颉ｅ义暇娴骺厥切蚊驳骺氐牧硪恢匾芯糠矫妗Ｕ庵饕窃涤冢拢椋希茫熳陨淼牟沐义献唇峁辜澳诮ǖ绯〉拇嬖凇Ｈ纾冢瑁幔睿缈翁庾椋郏保萃ü捎盟确ㄖ票噶吮┞叮ǎ埃埃保╁义虾停ǎ埃保埃┚娴模拢椋希茫斓ゾ擅灼峁砻鳎谧贤夤庀拢┞叮ǎ埃埃保┚娴难义希瑰义
本文编号：2783755
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;O644.1
【图文】：
．３．６其它类型光催化剂逡逑除以上种类光催化剂外，研宄较多的光催化剂还包括有机半导体（如石化碳［３９］）、有机金属（如Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈ）配合物、钽基（如Ｔａ２０５）、铈基（ｅ０２）、锡基（如邋ＳｎＳ２、Ｓｎ０２）等。逡逑．４邋ＢｉＯＣｌ合成方法逡逑当前关于光催化剂制备方法的研宄己较为丰富，基于ＢｉＯＣｌ材料的主要方法包括水解法、溶剂（水）热法、溶胶－凝胶法、高温固相法、化学气相法等。逡逑．４．１水解法逡逑水解法是早期研宄的一种极为常用的制备方法，一般采用ＨＣ１作为调节
增加反应活性位点，而且可改变材料的￡ｇ，增进光吸收。对于ＢｉＯＣｌ，逡逑己获得的形貌主要有一维结构的纳米纤维和纳米线，二维纳米片、纳米盘和支撑逡逑薄膜以及三维多级结构（花型、微球和柱体等），如图１．３所示。逡逑ｍｍｍ逡逑一维结构\″味峁梗郏担矗蒎稳峁辜溴义贤迹保巢煌蚊玻拢椋希茫斓模樱牛屯煎义希疲椋纾酰颍澹欤冲澹樱牛湾澹椋恚幔纾澹箦澹铮驽澹拢椋希茫戾澹螅幔恚穑欤澹箦澹鳎椋簦桢澹洌椋妫妫澹颍澹睿翦澹恚铮颍穑瑁铮欤铮纾椋澹箦义洗釉龃蟊缺砻婊慕嵌壤纯矗嗉督峁沟墓怪亲钣行У摹Ｄ壳埃票稿义希拢椋希茫烊嗉督峁怪饕咳芗寥确ê铣伞？赏ü骺厝芗晾嘈汀⒎从ξ露群褪卞义霞洹㈩椋龋┰础ⅲ穑燃疤砑咏峁沟枷蚣粒ㄈ绫砻婊钚约粒┑仁迪郑拢椋希茫烊噱义霞督峁沟闹票浮Ｈ纾茫瑁澹睿郏担叮莸韧ü芗寥确ǎ裕茫裕粒么妫桑茫茫焙铣闪诵蚊补嬖蝈义系模拢耍模茫蔽⑶颉＃兀椋岬龋郏担罚菀砸叶嘉芗梁铣闪司哂锌杉獯呋钚缘娜义希拢椋希茫煳⒛擅浊颉ｅ义暇娴骺厥切蚊驳骺氐牧硪恢匾芯糠矫妗Ｕ庵饕窃涤冢拢椋希茫熳陨淼牟沐义献唇峁辜澳诮ǖ绯〉拇嬖凇Ｈ纾冢瑁幔睿缈翁庾椋郏保萃ü捎盟确ㄖ票噶吮┞叮ǎ埃埃保╁义虾停ǎ埃保埃┚娴模拢椋希茫斓ゾ擅灼峁砻鳎谧贤夤庀拢┞叮ǎ埃埃保┚娴难义希瑰义
本文编号：2783755
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