不同稀土离子掺杂钨酸铋的光催化性能研究
发布时间：2021-02-22 19:15
为解决水体污染问题,能够吸收取之不尽用之不竭、安全环保的太阳能的可见光催化剂成功地吸引了广大学者的注意。这种催化剂在降解污染物方面不仅高效可重复使用,而且对环境友好。当然在杀菌等其他方面也有一定的应用。光催化初期,人们主要研究在杀菌防腐、治理有机污染等方面起着很大作用的无毒、活性高、稳定性好的TiO2,但其禁带较宽、不能充分利用太阳能、只能在紫外（UV）光下被激活,因此在实际应用中受到限制。众所周知,太阳能在紫外范围（290-400nm）为6.8%、可见光范围（400-760nm）为38.9%、红外光谱范围（760-3000nm）约为54.3%。于是学者们开始寻求新型的可见光催化剂,如钨酸铋（Bi2WO6）。Bi2WO6不仅可以吸收可见光,还无毒无害、稳定性好、光催化效率高、成本低廉。但是它存在比表面积小、自由载流子易复合等缺点,致使光催化效率不高。本论文通过稀土共掺,以改进Bi2WO6的光催化效率。论文主要研究内容如下:（1）利用水热法制备掺杂不同浓度比...
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化反应过程图1-1光催化反应过程
第1章绪论5稀土发光材料中属于氧化物之一的钨酸铋因性质稳定，倍受人们青睐。稀土离子取代原来的阳离子进入晶格内，作为发光中心。稀土发光材料应用广泛，主要应用在显示设备、上转换激光器、医疗诊断、净化机动车尾气、催化净化有毒的废气等方面。人们的生活更是离不开它。1.4上转换发光机制上转换发光属于长波长的光转换为短波长的光，而下转换发光材料是一种短波长的光转换为长波长的光的一种材料[42-45]。其上转换发光机制有不同的种类，具体分类分析如下：（1）激发态吸收过程（ESA）激发态吸收过程是指多个连续光子被特定离子吸收后，发生能级跃迁，最终落回基态，同时释放光子，这也是上转换发光的基本过程。如图1-2所示：一光子能量激发第一能级离子跃迁到上一能级，该离子继续受到激发，跃迁到第三能级，第三能级的离子继续被激发到第四能级，如此重复形成多光子吸收过程，当离子数足够多时发生粒子数反转发出光子[46]。图1-2激发态吸收过程（2）能量传递（ET）（a）连续能量转移（SET）：该过程不只有一个离子参与，而是在多个离子共掺体系中存在的一个过程。如图1-3（a）所示，Ion2为接受能量的受主离子，特定的能量被处于基态的施主离子Ion1吸收后，向第二能级跃迁，第二
第1章绪论6能级的Ion1离子落回基态，并释放能量传递给基态的Ion2离子使其向第二能级跃迁，此时第二能级的Ion2离子继续跃迁到上面的能级，该能级不稳定将向下辐射跃迁，释放出光子。（b）交叉弛豫（CR）：该过程可以只有一种离子参与，也可以有多种离子参与。如图1-3（b）所示，位于高能级的离子被另一位于同一能级的离子落回基态时释放的能量激发到更高能级的过程[47]。（c）协同上转换（CU）：该过程的发生需要多种稀土离子参与。如图1-3（c）所示：与上述的能量传递过程相比，在这个过程中没有中间能级加入，而是第三个位于基态的离子直接吸收另两个离子的能量直接到达另一个离子的高能级，没发生二次跃迁[48]。(a)(b)(c)图1-3能量传递过程（3）光子雪崩（PA）如图1-4所示，E2能级上的部分离子被与E2、E3能级匹配的激发光能量激发到E3能级，然后落回E2能级并释放能量传递给E1能级将其激发到E2能级，反复该过程，致使E2能级上的离子激增，像雪山崩塌一样，所以叫它光子雪崩过程[49,50]。图1-4光子雪崩过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]CuO/Er-Yb-TiO2的制备及在模拟可见光下催化CO2合成甲醇[J]. 肖洒,谈恒,吴珊妮,曾敏,熊春荣. 材料导报. 2020(02)
[2]Eu3+掺杂γ-Bi2MoO6的合成及其光催化活性研究[J]. 王丹军,申会东,岳林林,何小梅,付峰. 稀土. 2016(03)
[3]pH对低温燃烧法合成钨酸铋光催化降解罗丹明B的影响[J]. 余忠雄,向垒,钟方龙,李彦文,莫测辉,蔡全英,黄献培,吴小莲,赵海明. 无机材料学报. 2015(05)
[4]纳米La-TiO2光催化降解甲基橙废水的研究[J]. 谢英娜,秦来亮,安胜利,袁春华. 化工新型材料. 2013(06)
[5]不同形貌的钨酸铋纳米材料的制备及其光催化性能[J]. 邢光建,李钰梅,赵铮,王怡,武光明. 人工晶体学报. 2010(05)
[6]上转换发光材料及发光效率研究及展望[J]. 杜海燕,杨志萍,孙家跃. 化工新型材料. 2009(09)
[7]镧系离子掺杂TiO2的制备及其对咪唑降解反应的光催化活性[J]. 陈恩伟,银董红,宋慧娟,龚黎明,喻宁亚. 催化学报. 2006(04)
[8]上转换材料纳米颗粒的制备及其性能表征[J]. 王婷,王悦辉,石士考,李勃,周济. 四川大学学报(自然科学版). 2005(S1)
[9]稀土离子的上转换发光及研究进展[J]. 杨建虎,戴世勋,姜中宏. 物理学进展. 2003(03)
[10]稀土离子上转换发光的研究[J]. 赵谡玲,侯延冰,董金凤. 半导体光电. 2000(04)
博士论文
[1]稀土掺杂氧化物半导体的上转换、光催化及协同性能研究[D]. 黄慧宁.山东大学 2019
[2]基于脉冲强磁场稀土铒元素发光性质的研究[D]. 张俊佩.华中科技大学 2014
硕士论文
[1]稀土掺杂Bi2WO6的制备与性能研究[D]. 李红.大连工业大学 2017
[2]钨酸铋上转换发光与光催化研究[D]. 谢宇.辽宁大学 2016
[3]钨酸铋基三元复合光催化剂的可控合成及光催化性能研究[D]. 闫颖.陕西科技大学 2016
[4]钨钼酸铋的控制合成及其光催化性能[D]. 杨薇.西安建筑科技大学 2014
[5]WO3/BiVO4复合光催化剂的制备及其可见光光催化性能研究[D]. 张昭.北京交通大学 2014
[6]微米/纳米上转换发光材料的自组装及光谱性质研究[D]. 刘娟.长春理工大学 2012
本文编号：3046439
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化反应过程图1-1光催化反应过程
第1章绪论5稀土发光材料中属于氧化物之一的钨酸铋因性质稳定，倍受人们青睐。稀土离子取代原来的阳离子进入晶格内，作为发光中心。稀土发光材料应用广泛，主要应用在显示设备、上转换激光器、医疗诊断、净化机动车尾气、催化净化有毒的废气等方面。人们的生活更是离不开它。1.4上转换发光机制上转换发光属于长波长的光转换为短波长的光，而下转换发光材料是一种短波长的光转换为长波长的光的一种材料[42-45]。其上转换发光机制有不同的种类，具体分类分析如下：（1）激发态吸收过程（ESA）激发态吸收过程是指多个连续光子被特定离子吸收后，发生能级跃迁，最终落回基态，同时释放光子，这也是上转换发光的基本过程。如图1-2所示：一光子能量激发第一能级离子跃迁到上一能级，该离子继续受到激发，跃迁到第三能级，第三能级的离子继续被激发到第四能级，如此重复形成多光子吸收过程，当离子数足够多时发生粒子数反转发出光子[46]。图1-2激发态吸收过程（2）能量传递（ET）（a）连续能量转移（SET）：该过程不只有一个离子参与，而是在多个离子共掺体系中存在的一个过程。如图1-3（a）所示，Ion2为接受能量的受主离子，特定的能量被处于基态的施主离子Ion1吸收后，向第二能级跃迁，第二
第1章绪论6能级的Ion1离子落回基态，并释放能量传递给基态的Ion2离子使其向第二能级跃迁，此时第二能级的Ion2离子继续跃迁到上面的能级，该能级不稳定将向下辐射跃迁，释放出光子。（b）交叉弛豫（CR）：该过程可以只有一种离子参与，也可以有多种离子参与。如图1-3（b）所示，位于高能级的离子被另一位于同一能级的离子落回基态时释放的能量激发到更高能级的过程[47]。（c）协同上转换（CU）：该过程的发生需要多种稀土离子参与。如图1-3（c）所示：与上述的能量传递过程相比，在这个过程中没有中间能级加入，而是第三个位于基态的离子直接吸收另两个离子的能量直接到达另一个离子的高能级，没发生二次跃迁[48]。(a)(b)(c)图1-3能量传递过程（3）光子雪崩（PA）如图1-4所示，E2能级上的部分离子被与E2、E3能级匹配的激发光能量激发到E3能级，然后落回E2能级并释放能量传递给E1能级将其激发到E2能级，反复该过程，致使E2能级上的离子激增，像雪山崩塌一样，所以叫它光子雪崩过程[49,50]。图1-4光子雪崩过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]CuO/Er-Yb-TiO2的制备及在模拟可见光下催化CO2合成甲醇[J]. 肖洒,谈恒,吴珊妮,曾敏,熊春荣. 材料导报. 2020(02)
[2]Eu3+掺杂γ-Bi2MoO6的合成及其光催化活性研究[J]. 王丹军,申会东,岳林林,何小梅,付峰. 稀土. 2016(03)
[3]pH对低温燃烧法合成钨酸铋光催化降解罗丹明B的影响[J]. 余忠雄,向垒,钟方龙,李彦文,莫测辉,蔡全英,黄献培,吴小莲,赵海明. 无机材料学报. 2015(05)
[4]纳米La-TiO2光催化降解甲基橙废水的研究[J]. 谢英娜,秦来亮,安胜利,袁春华. 化工新型材料. 2013(06)
[5]不同形貌的钨酸铋纳米材料的制备及其光催化性能[J]. 邢光建,李钰梅,赵铮,王怡,武光明. 人工晶体学报. 2010(05)
[6]上转换发光材料及发光效率研究及展望[J]. 杜海燕,杨志萍,孙家跃. 化工新型材料. 2009(09)
[7]镧系离子掺杂TiO2的制备及其对咪唑降解反应的光催化活性[J]. 陈恩伟,银董红,宋慧娟,龚黎明,喻宁亚. 催化学报. 2006(04)
[8]上转换材料纳米颗粒的制备及其性能表征[J]. 王婷,王悦辉,石士考,李勃,周济. 四川大学学报(自然科学版). 2005(S1)
[9]稀土离子的上转换发光及研究进展[J]. 杨建虎,戴世勋,姜中宏. 物理学进展. 2003(03)
[10]稀土离子上转换发光的研究[J]. 赵谡玲,侯延冰,董金凤. 半导体光电. 2000(04)
博士论文
[1]稀土掺杂氧化物半导体的上转换、光催化及协同性能研究[D]. 黄慧宁.山东大学 2019
[2]基于脉冲强磁场稀土铒元素发光性质的研究[D]. 张俊佩.华中科技大学 2014
硕士论文
[1]稀土掺杂Bi2WO6的制备与性能研究[D]. 李红.大连工业大学 2017
[2]钨酸铋上转换发光与光催化研究[D]. 谢宇.辽宁大学 2016
[3]钨酸铋基三元复合光催化剂的可控合成及光催化性能研究[D]. 闫颖.陕西科技大学 2016
[4]钨钼酸铋的控制合成及其光催化性能[D]. 杨薇.西安建筑科技大学 2014
[5]WO3/BiVO4复合光催化剂的制备及其可见光光催化性能研究[D]. 张昭.北京交通大学 2014
[6]微米/纳米上转换发光材料的自组装及光谱性质研究[D]. 刘娟.长春理工大学 2012
本文编号：3046439
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3046439.html
教材专著
