金属酞菁（钨，钼）酸铋基纳米复合材料的合成及光催化性能研究
发布时间：2021-12-15 18:39
人类社会经济快速进步的同时产生了大量的有机工业废料和垃圾进入水中,大量的有机污染物排放到环境中,严重影响着人类环境以及社会发展。因此,水环境的治理问题变得重要,越来越多研究人员关注水污染处理领域的研究。半导体光催化技术是一种环保的技术,被业界公认是处理水污染最有效的技术之一,该技术高效的利用太阳光有效的解决了水环境的治理问题。目前,半导体光催化材料通常存在的问题是太阳光利用率低,而且光生电子空穴对容易重组,致使光催化效率低。Bi2MO6（M=W,Mo）材料拥有独特的Aurivillius层状结构和较为合适的禁带宽度,但是相对低的太阳光利用率和较高的光生电子-空穴复合限制了它们的实际应用。金属酞菁无毒,稳定,耐腐蚀性好,在太阳光的长的可见光区有强的吸收,近些年来,被广泛的应用的光催化领域,作为新型的光催化剂。本论文主要围绕Bi2MO6（M=W,Mo）基纳米材料结合酞菁铜（CuPc）展开研究,利用静电纺丝技术制备具有一维形貌的Bi2MO6（M=W,Mo）基异质...
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水污染图[4]
太阳能转变为化学能，易于储存，处理环境污染问题效果显著。半导体光催化剂材料的导带(CB)和价带(VB)之间称为禁带(Eg)。在太阳光下照射时，半导体材料接收到的光照能量大于或者等于其禁带时，价带被激发产生电子-空穴对；还原能力的电子进入导带，在价带中留下空穴，空穴具备氧化能力。一些电子和空穴在半导体光催化剂的表面或者内部进行重组，从而失去了氧化还原能力。迁移到导带和价带的电子和空穴会与催化剂材料表面的水或氧气生成具有更强氧化还原能力的自由基。这些自由基将有机污染物降解为最终产物水和二氧化碳[11](图1.2)。图1.2半导体光催化机理图[5]1.2Bi2MO6(M=Mo,W)光催化剂的研究进展1972年，初次利用二氧化钛来分解水中的氰化物，越来越多的研究学者开始研究应用半导体光催化剂降解水中污染物的方法[12]。二氧化钛具有稳定性好，无毒等特点，引起了学者的研究热情。但是，二氧化钛作为半导体光催化剂，禁带宽，只能吸收在太阳光谱中的紫外光（紫外光占据太阳光的5%)，严重影响了它在光催化领域的应用。因而，开发新型的光催化剂迫在眉睫，是光催化领域研究学者们急需解决的难题之一。截止目前，替代二氧化钛的不同结构的半导体光催化材料的报道很多，例如Bi2MoO6[13]，Bi2WO6[14]，BiOI[15]等。其中Bi2MoO6作为代替的半导体光催化材料，它带隙介于2.5-2.8eV之间，属于Aurivillius家族的一员，具有Aurivillius层状结构，以点相邻的MoO6八面体夹层在(Bi2O2)2+单元中形成相似三明治结构。由于独特的层状结构，层与层间的电荷静电作用，在受光激发后，促进了电子-空穴对的分离。Bi2MoO6半导体材料与二氧化钛相比，太阳光的利用率明
第1章绪论4四周有四个苯环结构，苯环结构性质与苯环及其相似，因此易于被不同的取代基取代，合成取代基酞菁。在酞菁中不同的取代位置通常性质是不同的。(3)对称与不对称酞菁。根据取代基酞菁的结构，它分为对称酞菁和不对称酞菁。如果酞菁上的苯环被不同数量、不同的取代基所取代，容易生成对称和不对称的酞菁。图1.3四硝基金属酞菁结构[20]1.3.2酞菁化合物的合成方法介绍酞菁化合物近些年来发展极为迅速，越来越多的研究学者开始关注。它的用途也开始由最初的染料开始转变，发展到众多领域，包括太阳能电池，化学传感器，有机半导体光催化材料等。酞菁类化合物的制备方法大致有以下几种，使用邻苯二甲腈合成[21]：该方法的产率高，制备的纯度高，是目前最广泛的合成方法，也可以采用该方法合成取代基酞菁。大部分的酞菁化合物都是通过该路线合成出来的。苯酐-尿素路线[22]：此方法的原料主要是价格较为低廉的邻苯二甲酸酐以及尿素的含有氮的物质，它包含固相法和液相法两种，固相法较为常见。将邻苯二甲酸酐，尿素，钼酸铵和金属盐离子按照一定的比例混合，不断地加热，搅拌，研磨，直至完全融化。维持数小时后，将反应物冲洗得到产物即为固相法。有些酞菁可以在低温下合成，称此为低温合成法。1.3.3纳米级金属酞菁光催化剂的研究现状酞菁内环上形成空穴，嵌入金属离子形成金属酞菁。金属酞菁具有稳定性好，无毒，耐酸碱腐蚀等性质，近年来，被越来越多的科研工作者应用在催化领域。依据金属酞菁不同的中心金属元素，金属酞菁具有不同的性质。例如酞菁铜，酞菁钴氧化性能较好，而酞菁锌表现出良好的光催化性能。ZengcaiGuo等[23]溶剂热法制备酞菁锌空管，通过XRD，SEM，TEM等测量了酞菁锌的组成以及形貌，光催化降解RhB溶液时展现出高效?
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属酞菁的固相法合成[J]. 殷焕顺,邓建成,周燕. 染料与染色. 2004(03)
硕士论文
[1]磁性生物炭活化过硫酸盐降解水中有机污染物的研究[D]. 荣幸.山东大学 2019
[2]Mg-Al LDH/SWCNT复合材料的煅烧产物对水中苯酚类污染物的快速吸附[D]. 张昭阳.山东大学 2019
[3]一维Bi2MO6（M=W,Mo）异质结构的制备及光催化性能研究[D]. 王钦宇.齐鲁工业大学 2019
[4]利用光催化技术处理含酚工业废水的研究[D]. 商雪威.内蒙古大学 2016
[5]金属酞菁—碳纳米管复合材料的合成及其催化性能研究[D]. 万毅.常州大学 2016
本文编号：3536944
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水污染图[4]
太阳能转变为化学能，易于储存，处理环境污染问题效果显著。半导体光催化剂材料的导带(CB)和价带(VB)之间称为禁带(Eg)。在太阳光下照射时，半导体材料接收到的光照能量大于或者等于其禁带时，价带被激发产生电子-空穴对；还原能力的电子进入导带，在价带中留下空穴，空穴具备氧化能力。一些电子和空穴在半导体光催化剂的表面或者内部进行重组，从而失去了氧化还原能力。迁移到导带和价带的电子和空穴会与催化剂材料表面的水或氧气生成具有更强氧化还原能力的自由基。这些自由基将有机污染物降解为最终产物水和二氧化碳[11](图1.2)。图1.2半导体光催化机理图[5]1.2Bi2MO6(M=Mo,W)光催化剂的研究进展1972年，初次利用二氧化钛来分解水中的氰化物，越来越多的研究学者开始研究应用半导体光催化剂降解水中污染物的方法[12]。二氧化钛具有稳定性好，无毒等特点，引起了学者的研究热情。但是，二氧化钛作为半导体光催化剂，禁带宽，只能吸收在太阳光谱中的紫外光（紫外光占据太阳光的5%)，严重影响了它在光催化领域的应用。因而，开发新型的光催化剂迫在眉睫，是光催化领域研究学者们急需解决的难题之一。截止目前，替代二氧化钛的不同结构的半导体光催化材料的报道很多，例如Bi2MoO6[13]，Bi2WO6[14]，BiOI[15]等。其中Bi2MoO6作为代替的半导体光催化材料，它带隙介于2.5-2.8eV之间，属于Aurivillius家族的一员，具有Aurivillius层状结构，以点相邻的MoO6八面体夹层在(Bi2O2)2+单元中形成相似三明治结构。由于独特的层状结构，层与层间的电荷静电作用，在受光激发后，促进了电子-空穴对的分离。Bi2MoO6半导体材料与二氧化钛相比，太阳光的利用率明
第1章绪论4四周有四个苯环结构，苯环结构性质与苯环及其相似，因此易于被不同的取代基取代，合成取代基酞菁。在酞菁中不同的取代位置通常性质是不同的。(3)对称与不对称酞菁。根据取代基酞菁的结构，它分为对称酞菁和不对称酞菁。如果酞菁上的苯环被不同数量、不同的取代基所取代，容易生成对称和不对称的酞菁。图1.3四硝基金属酞菁结构[20]1.3.2酞菁化合物的合成方法介绍酞菁化合物近些年来发展极为迅速，越来越多的研究学者开始关注。它的用途也开始由最初的染料开始转变，发展到众多领域，包括太阳能电池，化学传感器，有机半导体光催化材料等。酞菁类化合物的制备方法大致有以下几种，使用邻苯二甲腈合成[21]：该方法的产率高，制备的纯度高，是目前最广泛的合成方法，也可以采用该方法合成取代基酞菁。大部分的酞菁化合物都是通过该路线合成出来的。苯酐-尿素路线[22]：此方法的原料主要是价格较为低廉的邻苯二甲酸酐以及尿素的含有氮的物质，它包含固相法和液相法两种，固相法较为常见。将邻苯二甲酸酐，尿素，钼酸铵和金属盐离子按照一定的比例混合，不断地加热，搅拌，研磨，直至完全融化。维持数小时后，将反应物冲洗得到产物即为固相法。有些酞菁可以在低温下合成，称此为低温合成法。1.3.3纳米级金属酞菁光催化剂的研究现状酞菁内环上形成空穴，嵌入金属离子形成金属酞菁。金属酞菁具有稳定性好，无毒，耐酸碱腐蚀等性质，近年来，被越来越多的科研工作者应用在催化领域。依据金属酞菁不同的中心金属元素，金属酞菁具有不同的性质。例如酞菁铜，酞菁钴氧化性能较好，而酞菁锌表现出良好的光催化性能。ZengcaiGuo等[23]溶剂热法制备酞菁锌空管，通过XRD，SEM，TEM等测量了酞菁锌的组成以及形貌，光催化降解RhB溶液时展现出高效?
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属酞菁的固相法合成[J]. 殷焕顺,邓建成,周燕. 染料与染色. 2004(03)
硕士论文
[1]磁性生物炭活化过硫酸盐降解水中有机污染物的研究[D]. 荣幸.山东大学 2019
[2]Mg-Al LDH/SWCNT复合材料的煅烧产物对水中苯酚类污染物的快速吸附[D]. 张昭阳.山东大学 2019
[3]一维Bi2MO6（M=W,Mo）异质结构的制备及光催化性能研究[D]. 王钦宇.齐鲁工业大学 2019
[4]利用光催化技术处理含酚工业废水的研究[D]. 商雪威.内蒙古大学 2016
[5]金属酞菁—碳纳米管复合材料的合成及其催化性能研究[D]. 万毅.常州大学 2016
本文编号：3536944
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3536944.html
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