镧系元素掺杂钒酸铋光催化剂的水热合成及其性能的研究

发布时间：2023-02-26 10:09

　　近年来,为了应对日益严重的能源紧缺和环境污染问题,半导体光催化技术得到快速的发展,借助催化过程的氧化还原反应,不仅可以将水分解为氧气和氢气,也可以降解水中的有机污染物。传统的TiO₂光催化剂由于带隙较宽,仅能利用太阳光中能量占比不足5%的紫外光,在光催化领域的应用受到极大限制,因此开发一种具有适宜能带结构的新型光催化材料尤为重要。钒酸铋因其环境友好、成本低廉和合适的能带结构等优点成为一种新兴的光催化剂并引起了广泛关注。但是钒酸铋电子-空穴超过60%的复合率、表面吸附能力差和电子转移速率慢等问题也制约了其在光催化领域的应用。因此,通常采用形貌控制、掺杂、复合等方法对钒酸铋进行改性以提高其光催化活性。镧系元素具有丰富的能级结构和特殊的上转换发光效应,可以有效应对钒酸铋的上述问题,近年来镧系元素掺杂钒酸铋相关的研究也吸引了学者的广泛关注。针对钒酸铋的缺点和镧系元素特殊的物化性质,采用简单的水热法制备了一系列镧系元素掺杂的钒酸铋。通过对掺杂比例、水热时间和前驱体pH等条件的控制,构建了一种利用多种催化机理共同作用的钒酸铋光催化剂。同时也研究了镧系元素掺杂对钒酸铋晶相的影响...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 半导体光催化原理
    1.2 半导体光催化剂的研究进展
    1.3 钒酸铋光催化剂及其发展现状
    1.4 钒酸铋的制备方法
    1.5 钒酸铋光催化剂活性的影响因素
    1.6 钒酸铋光催化剂的改性方法
    1.7 镧系元素及其上转换发光效应
    1.8 本论文的研究思路和主要研究内容
第二章 实验方法
    2.1 化学试剂和实验仪器
    2.2 测试与表征方法
第三章 钕掺杂钒酸铋的性质及其光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 钕掺杂钒酸铋样品的制备
    3.3 钕掺杂钒酸铋表征结果与讨论
        3.3.1 钕掺杂钒酸铋的X射线衍射谱
        3.3.2 钕掺杂钒酸铋的X射线光电子能谱
        3.3.3 钕掺杂钒酸铋的电感耦合等离子质谱表征
        3.3.4 钕掺杂钒酸铋的扫描电子显微图像
        3.3.5 钕掺杂钒酸铋的透射电镜和高分辨透镜分析
        3.3.6 钕掺杂钒酸铋的紫外-可见漫反射吸收光谱
        3.3.7 钕掺杂钒酸铋的光催化活性测试
        3.3.8 不同pH值下钕掺杂钒酸铋样品的表征
        3.3.9 钕掺杂钒酸铋的紫外光电子能谱
        3.3.10 钕掺杂钒酸铋的光催化机理探讨
    3.4 本章小结
第四章 铒掺杂钒酸铋的性质及其光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 铒掺杂钒酸铋样品的制备
    4.3 铒掺杂钒酸铋样品的表征与讨论
        4.3.1 铒掺杂钒酸铋的X射线衍射谱分析
        4.3.2 铒掺杂钒酸铋的X射线光电子能谱分析
        4.3.3 铒掺杂钒酸铋的电感耦合等离子发射质谱分析
        4.3.4 铒掺杂钒酸铋的扫描电镜和能量色散光谱
        4.3.5 铒掺杂钒酸铋样品的紫外-可见漫反射谱
        4.3.6 铒掺杂钒酸铋样品的拉曼光谱
        4.3.7 铒掺杂钒酸铋样品的透射电镜分析
        4.3.8 铒掺杂钒酸铋样品的光催化性能测试
        4.3.9 铒掺杂钒酸铋光催化原理分析
        4.3.10 铒掺杂钒酸铋形貌演化过程分析
    4.4 本章小结
第五章 钕、铒共掺杂的钒酸铋及其光催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验方法
    5.3 钕、铒共掺杂钒酸铋表征结果与讨论
        5.3.1 钕、铒共掺杂钒酸铋的X射线衍射谱
        5.3.2 钕、铒共掺杂钒酸铋的X射线光电子能谱
        5.3.3 钕、铒共掺杂钒酸铋的紫外-可见漫反射吸收谱
        5.3.4 钕、铒共掺杂钒酸铋的扫描电镜图
        5.3.5 钕、铒共掺杂钒酸铋的拉曼光谱
        5.3.6 钕、铒共掺杂钒酸铋的光催化活性
        5.3.8 钕、铒共掺杂钒酸铋的荧光光谱
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3750334