高效铋基异质结构可见光催化材料的可控构筑

发布时间：2020-12-22 19:39

　　由于全球能源需求和环境污染问题,光催化净水技术在近几年引起了高度重视。目前众多具有不同的形貌,微观结构和优异性能的半导体光催化剂被广泛报道。铋基化合物具有窄带隙,独特的层状结构和高可见光光催化活性,使其成为有希望的可见光催化剂,但纯的铋基光催化剂有着光生载流子易复合等缺点,限制了它的应用。因此构建异质结构以延长电子-空穴对的寿命是赋予半导体光催化剂优异光降解性能的非常重要的方法。常见合成异质结构的方法有合成同质异质结构（同种物质不同晶型能隙匹配）和合成异质异质结构（不同物质能隙匹配）。本文采用合成铋基光催化剂异质结构的方法来提高光催化性能。一方面利用硅酸铋有多种晶型的特性,合成硅酸铋同质异质结构结构,另一方面合成溴氧化铋/硅酸银异质异质结构。对这两种异质结构光催化性能进行研究。具体如下:（1）硅酸铋同质异质结构:硅酸铋（BSO）同质异质结构是使用一步水热法合成的,不添加任何其它无机组分。十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）在实验中起两部分作用,一部分是作为Br源控制化学组成,另一部分是作为表面活性剂调节表面形貌。在CTAB的双重作用控制下,合成了两种BSO异质结构:Bi2SiO5纳米颗粒分... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

MNaOH浓度下BSOSEM和TEM

光驱动（ＶＬＤ）光催化性能与结构有很大关系，归因于ＢｉＯＢｒ的内部结构包括［Ｂｉ２〇２］２＋??层与Ｂｒ层，［Ｂｉ２〇２；ｌ２＋和Ｂｒ原子层之间存在不规则电荷分布，形成内部静电场，促进光??生电子－空穴以实现卓越的光降解效率。［１４，１５］其晶体结构如图１－７所示。因为ＢｉＯＢｒ具有??特殊的层状结构，内置的［Ｂｉ２〇２］２＋和溴原子层之间的电场，ｅ＿和ｈ＋可以被很好的隔开，??从而反应的性能上就是活性增强，表现出优异的光催化性能。??有别于一维（１Ｄ）的纳米管状ＢｉＯＢｒ，制备二维（２Ｄ）?／三维（３Ｄ）不同形貌的??ＢｉＯＢｒ方法多种多样。Ｓｈａｎｇ等人［１６］通过水热法合成四方晶系的纳米薄片，ＣＴＡＢ不仅??作为模板还作为溴源存在。Ｊｉａｎｇ等人［｜７１采用水热法合成稳定的雪花片状ＢｉＯＢｒ，通过??水热时间和温度来控制ＢｉＯＢｒ的形态和晶粒大小。Ｘｕ等人［１８］采用乙二醇作为溶剂合成??８??

而且光生载流子的高复合率和低量子效率的明显缺点将限制整个催化氧化活性，??并且不能实现期望的光催化效率［２２，２３】。??为了改进ＢｉＯＢｒ的光催化性能，对ＢｉＯＢｒ进行改性是一个很好的方法。如图１－８，??Ｊｉａｎｇ等人［２４］将金属Ｆｅ与ＢｉＯＢｒ掺杂，Ｆｅ浓度较低时自主装生成中空纳米微球，掺杂后??的光催化性能比纯ＢｉＯＢｒ和Ａｇ掺杂ＢｉＯＢｒ的都要好。也有研宄用金属Ａｌ、Ｔｉ，非金属Ｓ??等进行掺杂，以此来提高ＢｉＯＢｒ的光催化性能。Ｋｏｎｇ等人［２５］通过简单地沉淀法ＡｇＢｒ??与ＢｉＯＢｒ复合构成异质结，电子空穴对在ＡｇＢｒ－ＢｉＯＢｒ迁移能有效阻止光生载流子的复??合，提高光催化活性。Ｙｅ等人［２６］通过低温水浴法合成稳定性良好的Ａｇ／ＡｇＸ／ＢｉＯＢｒ异??质结构，Ａｇ／ＡｇＸ纳米颗粒分散在ＢｉＯＢｒ表面，金属Ａｇ良好的电子导体作用和??Ａｇ／ＡｇＸ／ＢｉＯＢｒ协同作用大大提高ＢｉＯＢｒ的可见光催化活性。Ｗａｎｇ等人１２７］通过水热合??９??

【参考文献】：
期刊论文
[1]WO3/Bi12SiO20光催化降解气相苯[J]. 吴大旺,李硕,陈耀强,龚茂初,张秋林,刘康莲,王玉林.  物理化学学报. 2010(12)



本文编号：2932313