二维钨酸铋及其复合物的合成与光催化性能研究

发布时间：2020-08-14 23:55

【摘要】：二维材料具有多孔性、比表面积大、结晶性好、表面活性位点多、丰富的主客体选择性、较快的电子分离效率等特性,这种独特的表面结构特性在光催化反应体系中有利于光催化性能的提升。Bi_2WO_6是由[WO_4]~(2-)层和[Bi_2O_2]~(2+)层组成的层状三明治结构,带隙值约为2.7 eV,这种层状特点在制备的过程中更易形成二维纳米片结构,而较窄的带隙又有吸收可见光的能力,因此Bi_2WO_6广泛应用于光催化领域。本论文合成了厚度、组成可控的二维钨酸铋纳米片及其复合物,研究了纳米片的厚度、组成对光催化性能的影响,并对其机理进行初步研究。本论文包括以下几部分:(1)用水热方法制备二维Bi_2WO_6纳米片,然后用Bi_2WO_6作为载体,TAA作为硫源,通过离子交换法合成了Bi_2S_3/Bi_2WO_6(BWS)结构。Bi_2S_3带隙值为1.3 eV,能有效地吸收太阳光。在复合材料中,Bi_2S_3纳米颗粒均匀的分散在Bi_2WO_6的表面,没有改变Bi_2WO_6的结晶性和形貌结构。通过研究BWS光催化降解RhB性能发现,BWS-2光降解效率比BWO提高了将近2倍。另外,通过自由基捕获实验证明了催化降解过程中的最重要的活性基团是超氧自由基(·O_2~-)。(2)用水热方法制备二维Bi_2WO_6纳米片,通过调节前躯体浓度可控合成不同厚度的超薄二维Bi_2WO_6纳米结构。随着前驱物浓度的减少,样品的厚度从27 nm减少到16nm。随着样品厚度的变薄,相应的比表面积增大,活性位点增多。通过光催化还原Cr(Ⅵ)研究不同厚度Bi_2WO_6二维纳米片的性能发现,BWO-3纳米片具有最优的光催化还原Cr(Ⅵ)的能力,探索了氧空位(OVs)在光还原Cr(Ⅵ)过程中的重要作用。(3)用水热法制备二维Bi_2WO_6纳米片。通过利用NaOH溶液调节前驱体的pH值合成Bi_2WO_6纳米片,随着pH值的变化,Bi_2WO_6纳米结构的形貌会产生一定的变化。当溶液的pH≤6时,Bi_2WO_6保持良好的纳米片结构,而且,随着pH的增大,比表面积和孔尺寸相应的增大,提高了样品的表面活性,进而影响催化剂的催化性能。而当溶液的pH6时,Bi_2WO_6纳米片会发生一定的团聚,影响光催化的进行。通过光催化还原Cr(Ⅵ)研究了不同pH合成Bi_2WO_6的性能发现,当前驱物溶液的pH≈6时,在可见光照射120 min的情况下,就可达到98.4%,相比其它样品来说,具有更强的还原Cr~(6+)的能力。
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;O644.1
【图文】：

原理图,半导体光催化,原理,催化性能

半导体光催化原理

异质结,半导体,能带弯曲,载流子

图 1-2 （I）p-n 结半导体；（II）non-p-n 异质结系统（2）半导体与金属复合金属与 n-型半导体复合，可以使半导体的能带弯曲，使载流子在二者之间流动。如

型体,晶体结构

z型体系

【参考文献】