几种半导体光催化剂的制备及可见光催化性能的研究
发布时间：2020-10-02 08:15
半导体光催化技术具有高效、稳定、绿色环保等优点,在解决当今能源和环境问题方面有良好的应用前景。研制出新型高效、高稳定、可见光响应的半导体光催化材料是实现光催化技术产业化应用的核心。如今,许多研究者以开发新型高效可见光响应的催化剂为研究重点,并已取得了一定的成果,但仍有许多催化材料的体系及催化性能之间的关系没有研究。在前人研究的基础上,本论文一方面对新型光催化剂CuBi_2O_4的制备方法进行改进,使其制备方法更加简单化、节能化、绿色化。还通过简单的复合及负载对CuBi_2O_4加以研究,制得高催化活性且易于分离回收的复合光催化剂。另一方面对ZnS进行改性,制备出ZnS/Cu_2S复合光催化剂来提高其光催化活性。主要实验内容及实验结果有以下四个方面:1、以Bi(NO3)3·5H_2O、Cu(NO3)2·3H_2O和NaOH为原料,通过固相球磨法一步制得CuBi_2O_4纳米材料。通过改变实验条件,研究了反应时间对CuBi_2O_4晶粒大小和结晶程度等方面的影响。并利用XRD、SEM、TEM、UV-vis对样品的组成、形貌等进行表征。2、首次通过固相球磨法在室温条件下反应2h合成了CuBi_2O_4/MWCNT复合光催化剂。采用XRD、TEM和UV-vis等对其进行表征。将合成的样品用于可见光光催化降解甲基橙溶液。通过光催化降解结果发现:CuBi_2O_4/MWCNT复合光催化剂的光催化活性高于纯CuBi_2O_4的光催化活性,其中MWCNT质量分数为20%CuBi_2O_4/MWCNT复合光催化剂的光催化活性优于其他CuBi_2O_4/MWCNT复合光催化剂,可见光照射2h后对甲基橙的降解率可达90%。并且进一步探讨了CuBi_2O_4/MWCNT复合光催化剂的光催化活性提高的原因。3、以Fe_3O_4为载体,通过固相球磨法合成了CuBi_2O_4质量分数分别为20%、30%、40%、50%Fe_3O_4/CuBi_2O_4复合光催化剂。用XRD、SEM、TEM对样品的组成、结构、形貌进行表征。研究在可见光条件下不同负载量的Fe_3O_4/CuBi_2O_4复合光催化剂及纯CuBi_2O_4对甲基橙溶液光催化降解能力,发现与纯的CuBi_2O_4相比,Fe_3O_4/CuBi_2O_4的光催化性能得到提高。当负载量为40%时,Fe_3O_4/CuBi_2O_4光催化活性最高。进一步从比表面积方面探讨了复合光催化剂光催化性能提高的原因。4、利用CuCl2.2H_2O、ZnSO4.7H_2O、CN2H4S为原料,乙二醇充当溶剂、配位剂、表面活性剂和还原剂,通过简单的溶剂热法一步合成ZnS/Cu_2S复合物。用XRD、SEM、TEM等对样品的组成、结构、形貌进行表征。通过控制变量法对实验进行研究,发现反应温度、反应时间以及反应物初始浓度等因素均会对ZnS/Cu_2S物相组成、结晶程度、晶粒大小等造成一定的影响。以甲基橙为目标降解物对样品进行光催化活性测试,结果显示:ZnS/Cu_2S复合物的光催化活性优于单独的ZnS光催化剂。
【学位单位】：淮北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：O643.36
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 半导体光催化概述
1.2 半导体光催化的基本原理
1.3 半导体光催化的主要应用
1.3.1 废水处理
1.3.2 废气处理
1.3.3 抗菌防污
1.3.4 光解水制氢
1.4 新型可见光光催化剂的研究
1.4.1 可见光光催化剂的研究意义
1.4.2 可见光光催化剂的研究进展
1.5 目前光催化技术所面临的问题及本论文选题思路
1.6 本论文的研究内容
参考文献
2O4纳米材料'>第二章 低温固相法制备CuBi2O4纳米材料
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂和仪器
2O4光催剂的制备'> 2.2.2 CuBi2O4光催剂的制备
2O4的表征'> 2.2.3 CuBi2O4的表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 透射电子显微镜分析
2.3.3 扫描电子显微镜分析
2.3.4 紫外-可见漫反射光谱分析
2.4 本章小结
参考文献
2O4/MWCNT复合物及其可见光催化性能的研究'>第三章 固相法合成CuBi2O4/MWCNT复合物及其可见光催化性能的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂和仪器
2O4/MWCNT光催剂的制备'> 3.2.2 CuBi2O4/MWCNT光催剂的制备
3.2.3 试样表征
3.2.4 光催化性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构表征
3.3.2 样品光催化性能测试
3.4 光催化降解机理
3.5 本章小结
参考文献
3O4/CuBi2O4的合成及其可见光催化性能研究'>第四章 复合磁性Fe3O4/CuBi2O4的合成及其可见光催化性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂和仪器
3O4/CuBi2O4光催剂的制备'> 4.2.2 Fe3O4/CuBi2O4光催剂的制备
4.2.3 试样表征
4.2.4 样品e蠊獯呋阅懿馐
本文编号：2832155
【学位单位】：淮北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：O643.36
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 半导体光催化概述
1.2 半导体光催化的基本原理
1.3 半导体光催化的主要应用
1.3.1 废水处理
1.3.2 废气处理
1.3.3 抗菌防污
1.3.4 光解水制氢
1.4 新型可见光光催化剂的研究
1.4.1 可见光光催化剂的研究意义
1.4.2 可见光光催化剂的研究进展
1.5 目前光催化技术所面临的问题及本论文选题思路
1.6 本论文的研究内容
参考文献
2O4纳米材料'>第二章 低温固相法制备CuBi2O4纳米材料
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂和仪器
2O4光催剂的制备'> 2.2.2 CuBi2O4光催剂的制备
2O4的表征'> 2.2.3 CuBi2O4的表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 透射电子显微镜分析
2.3.3 扫描电子显微镜分析
2.3.4 紫外-可见漫反射光谱分析
2.4 本章小结
参考文献
2O4/MWCNT复合物及其可见光催化性能的研究'>第三章 固相法合成CuBi2O4/MWCNT复合物及其可见光催化性能的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂和仪器
2O4/MWCNT光催剂的制备'> 3.2.2 CuBi2O4/MWCNT光催剂的制备
3.2.3 试样表征
3.2.4 光催化性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构表征
3.3.2 样品光催化性能测试
3.4 光催化降解机理
3.5 本章小结
参考文献
3O4/CuBi2O4的合成及其可见光催化性能研究'>第四章 复合磁性Fe3O4/CuBi2O4的合成及其可见光催化性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂和仪器
3O4/CuBi2O4光催剂的制备'> 4.2.2 Fe3O4/CuBi2O4光催剂的制备
4.2.3 试样表征
4.2.4 样品e蠊獯呋阅懿馐
本文编号：2832155
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