钒酸铋材料的微观结构调控、形成机理及颜色性质与光催化活性研究
发布时间：2020-12-18 02:37
半导体材料具有光、电、磁和催化等性质而广泛地应用于能源、环境、医疗和功能材料等诸多领域。由于材料的上述宏观性质与微观结构密切相关,因此,深度理解材料微观结构与宏观性质之间的构效关系为改善半导体材料的性能提供了理论基础。另外,材料的微观结构往往取决于合成方法及工艺参数,因此,明确半导体材料微观结构的调控机制为开发制备性能优异的半导体材料的新技术提供了理论依据。钒酸铋（BiVO4）半导体材料不仅具有导电性、铁弹性、颜色和可见光催化活性等性质,而且还具有环境友好、廉价易得、稳定性高、性能优良等优点,是一种极具应用潜力的半导体材料。目前,有关其作为颜料和光催化材料的应用研究已得到人们的极大关注。如研究人员已经成功将其开发成为一种代替铅铬黄颜料的环保型黄色颜料184黄,该颜料适用于食品、玩具、油墨、塑料、橡胶、车面漆等对颜料性能要求高的领域。另外,单斜相BiVO4（mBiVO4）具有带隙窄、可见光催化活性和稳定性高等优点,已成为半导体光催化技术应用领域的热门材料之一。然而,不论作为颜料还是光催化材料,改善其自身性质势必会促进该材料...
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Kudo等提出的四方硅酸锆和单斜白钨矿BiVO4的能带结构
1.3 Cooper 等提出的表示 mBiVO4电子结构的能级图[y level diagram representing the electronic structure of mBby Copper et al.[34]材料的应用材料在颜料领域的应用VO4作为颜料被广泛研究是因为其无毒性，可作为铁黄黄等颜料的替代品[37-39]。黄色 BiVO4颜料具有色泽艳高温等优点，是非常具有应用前景的高性能环保型颜料求较高的领域，例如汽车车身漆、玩具、橡胶制品、塑近年来，有关 BiVO4颜料的研究也得到更多关注，人们结构、形貌、颗粒大小、化学组成、光学性质等关键因步拓宽其应用领域。例如，Tücks 等[24,40]研究了 BiVO
现完全水分解。图 1.4 给出了多种半导体光催化材料的氧化还原电位。可以，有很多氧化物，例如 TiO2、SrTiO3、Ta2O5、ZrO2等，都具有合适的能带结构而，由于它们本身带隙能比较大只能被紫外光激发，就使得它们的应用受到限外，虽然 CdS 等具有合适的电位以及窄带隙可以响应可见光，但是对于完全分来说仍然不合适，并且活性也不高，因为 CdS 极易发生光腐蚀。在没有牺牲电体的情况下，CdS 中的 S2-优先被氧化而不是 H2O 分子，进而导致 CdS 分解为 S。事实上，对于完全光催化分解水来说，能在可见光下具有活性，又具有光稳定性以及适合的导带和价带电位的半导体数目还是非常有限的。因此，氧化能带设计对于发展可应用于可见光照射下进行完全分解水的新型光催化材料就显得十分必要。例如，通过掺杂形成禁带中央电子施主能级，引进一个除了 以外的元素形成新的价带(例如氮氧化物或硫氧化物)，以及形成固溶体等都被是使带隙变窄的有效途径[7,47]。迄今为止，(Ga1-xZnx)(N1-xOx)固溶体是为数不多单步骤完全水分解有活性的可见光驱动光催化材料[48]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Triton X-100 induced cuboid-like BiVO4 microsphere with high photocatalytic performance[J]. Cheewita Suwanchawalit,Supat Buddee,Sumpun Wongnawa. Journal of Environmental Sciences. 2017(05)
[2]太阳能分解水制氢最近进展:光催化、光电催化及光伏-光电耦合途径（英文）[J]. 李仁贵. 催化学报. 2017(01)
[3]具有高活性{010}晶面单斜BiVO4光催化剂的研究进展[J]. 刘伟,赵国升,常立民,安茂忠. 硅酸盐通报. 2016(09)
[4]Fabrication of BiVO4:Effect of Structure and Morphology on Photocatalytic Activity and Its Methylene Blue Decomposition Mechanism[J]. 郭敏娜,HE Qianglong,WANG Wenjie,WU Jie,王为民. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science). 2016(04)
[5]钒酸铋催化剂的制备与其光催化性能研究进展[J]. 吴春红,黄应平,赵萍,周薇,贾漫珂,方艳芬. 应用化工. 2015(11)
[6]BiVO4光催化剂的改性及其在水处理中的应用研究进展[J]. 姜韵婕,安小英,刘丽,闫超. 应用化工. 2014(11)
[7]新型微/纳米材料在染料污染吸附去除上的应用[J]. 赵庆松,王艳旗,代彦,黄艳凤,李颖,张纪梅. 天津工业大学学报. 2013(05)
[8]衰减全反射红外光谱法直接测定丙三醇的含量[J]. 唐军,李玉杰,韩晓强,陈朝霞. 光谱实验室. 2006(02)
本文编号：2923184
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Kudo等提出的四方硅酸锆和单斜白钨矿BiVO4的能带结构
1.3 Cooper 等提出的表示 mBiVO4电子结构的能级图[y level diagram representing the electronic structure of mBby Copper et al.[34]材料的应用材料在颜料领域的应用VO4作为颜料被广泛研究是因为其无毒性，可作为铁黄黄等颜料的替代品[37-39]。黄色 BiVO4颜料具有色泽艳高温等优点，是非常具有应用前景的高性能环保型颜料求较高的领域，例如汽车车身漆、玩具、橡胶制品、塑近年来，有关 BiVO4颜料的研究也得到更多关注，人们结构、形貌、颗粒大小、化学组成、光学性质等关键因步拓宽其应用领域。例如，Tücks 等[24,40]研究了 BiVO
现完全水分解。图 1.4 给出了多种半导体光催化材料的氧化还原电位。可以，有很多氧化物，例如 TiO2、SrTiO3、Ta2O5、ZrO2等，都具有合适的能带结构而，由于它们本身带隙能比较大只能被紫外光激发，就使得它们的应用受到限外，虽然 CdS 等具有合适的电位以及窄带隙可以响应可见光，但是对于完全分来说仍然不合适，并且活性也不高，因为 CdS 极易发生光腐蚀。在没有牺牲电体的情况下，CdS 中的 S2-优先被氧化而不是 H2O 分子，进而导致 CdS 分解为 S。事实上，对于完全光催化分解水来说，能在可见光下具有活性，又具有光稳定性以及适合的导带和价带电位的半导体数目还是非常有限的。因此，氧化能带设计对于发展可应用于可见光照射下进行完全分解水的新型光催化材料就显得十分必要。例如，通过掺杂形成禁带中央电子施主能级，引进一个除了 以外的元素形成新的价带(例如氮氧化物或硫氧化物)，以及形成固溶体等都被是使带隙变窄的有效途径[7,47]。迄今为止，(Ga1-xZnx)(N1-xOx)固溶体是为数不多单步骤完全水分解有活性的可见光驱动光催化材料[48]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Triton X-100 induced cuboid-like BiVO4 microsphere with high photocatalytic performance[J]. Cheewita Suwanchawalit,Supat Buddee,Sumpun Wongnawa. Journal of Environmental Sciences. 2017(05)
[2]太阳能分解水制氢最近进展:光催化、光电催化及光伏-光电耦合途径（英文）[J]. 李仁贵. 催化学报. 2017(01)
[3]具有高活性{010}晶面单斜BiVO4光催化剂的研究进展[J]. 刘伟,赵国升,常立民,安茂忠. 硅酸盐通报. 2016(09)
[4]Fabrication of BiVO4:Effect of Structure and Morphology on Photocatalytic Activity and Its Methylene Blue Decomposition Mechanism[J]. 郭敏娜,HE Qianglong,WANG Wenjie,WU Jie,王为民. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science). 2016(04)
[5]钒酸铋催化剂的制备与其光催化性能研究进展[J]. 吴春红,黄应平,赵萍,周薇,贾漫珂,方艳芬. 应用化工. 2015(11)
[6]BiVO4光催化剂的改性及其在水处理中的应用研究进展[J]. 姜韵婕,安小英,刘丽,闫超. 应用化工. 2014(11)
[7]新型微/纳米材料在染料污染吸附去除上的应用[J]. 赵庆松,王艳旗,代彦,黄艳凤,李颖,张纪梅. 天津工业大学学报. 2013(05)
[8]衰减全反射红外光谱法直接测定丙三醇的含量[J]. 唐军,李玉杰,韩晓强,陈朝霞. 光谱实验室. 2006(02)
本文编号：2923184
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/2923184.html
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