基于铁酸铋与钨酸铋的光催化剂的制备及其光催化性能的研究

发布时间：2017-08-16 05:20

  本文关键词：基于铁酸铋与钨酸铋的光催化剂的制备及其光催化性能的研究

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【摘要】：本文主要讨论半导体材料在光催化降解中应用,介绍半导体光催化材料在光催化过程中主要的优势以及不足。并详细叙述半导体光催化剂的反应机理,并详细介绍了影响半导体光催化性能的主要因素。着重讨论国内外常用的半导体光催化的改性技术。然后对制备多元氧化物半导体光催化剂的研究进展进行探究。在以上的基础上研究人员确定以草酸铁、钨酸铋为研究对象通过水热法制备高效光催化剂的研究方向。得出以下成果：研究人员通过温和水热法合成了金属有机框架配合物[Fe(ox) (phen)]n,并对其形貌与结构进行了X射线单晶衍射(single-XRD),X射线衍射(XRD,X射线电子能谱(XPS)、红外光谱(IR),紫外可见漫反射吸收光谱(DSC)等表征。配合物属于单斜晶系,空间群为P21,并形成了二维的链状结构。配合物在可见光下可降解罗丹明B、甲基橙,并提出了一个可能的降解机理。研究人员通过简单、水热法合成了一种新型的纳米自主装的Bi25Fe040(BFO)四面体立方块。研究人员采用X射线衍射(XRD),电子能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)和高分辨(HRTEM)等对其形貌结构进行表征。并发现BFO样品具有良好的光催化活性。研究人员基于合理设计异质结结果,通过温和水热法成功合成了一种新型的、高效的Bi25FeO40-Bi2WO6异质结光催化剂,采用预先制备的BiWO6纳米片作为Bi3+源和第二阶段的合成原料。对制得的光催化剂进行了粉末X射线衍射(XRD),红外光谱,电子能谱(EDS),X射线光电子能谱(XPS)以及扫描电子显微镜(SEM)。对Bi25FeO40-Bi2WO6异质结结构的紫外-可见光催化性能也进行了测试,实验结果证明Bi25FeO40-Bi2W06异质结构的光催化性能高于物理混合的两种样品以及单独的一种样品(Bi25FeO40和Bi2WO6)。其光催化效果的增强可能是因为匹配的能带位置,紧密的表面连接以及异质结间“表面对表面”的接触模式。另外,文章末尾提出了一个可能的光催化降解机理以及讨论了光生电子与空穴的分离过程。
【关键词】：水热法 草酸铁 钨酸铋 光催化 可见光
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1. 绪论14-26
• 1.1 引言14
• 1.2 半导体光催化剂的反应机理14-16
• 1.2.1 纳米半导体的特性14-15
• 1.2.2 半导体的光催化特性15-16
• 1.3 影响半导体光催化剂光催化性能的主要因素16-19
• 1.3.1 催化剂本身的影响16-18
• 1.3.2 反应条件的影响18-19
• 1.3.3 降解物自身的影响19
• 1.4 半导体光催化剂的改性技术19-21
• 1.4.1 贵金属沉积19-20
• 1.4.2 金属离子掺杂20
• 1.4.3 半导体材料复合20-21
• 1.4.4 表面光敏化21
• 1.4.5 新型半导体光催化研究进展21
• 1.5 多元氧化物半导体光催化剂的研究进展21-22
• 1.5.1 固相法22
• 1.5.2 水热法22
• 1.5.3 化学溶液分解法22
• 1.6 本论文的选题依据与研究内容22-24
• 参考文献24-26
• 2. 基于邻菲罗啉的铁基金属有机框架材料的合成,结构和光催化的性能研究26-38
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27-28
• 2.3 结果与讨论28-35
• 2.3.1 晶体结构的测定和相关晶体学数据28-29
• 2.3.2 晶体结构分析29-30
• 2.3.3 红外光谱分析30-31
• 2.3.4 固体紫外吸收光谱分析31
• 2.3.5 粉末X-射线多晶衍射谱图分析31-32
• 2.3.6 X射线光电子能谱分析32-33
• 2.3.7 光催化相关性研究33-35
• 2.4 小结35-36
• 参考文献36-38
• 3. 新型的纳米小颗粒自组装的Bi_(25)FeO_(40)四面体的水热合成、影响因素以及杰出的光催化性能的研究38-54
• 3.1 引言38-39
• 3.2 实验部分39
• 3.3 结果与讨论39-49
• 3.3.1 X射线衍射与X射线光电子能谱分析39-40
• 3.3.2 红外与拉曼光谱分析40-41
• 3.3.3 扫描与透射显微镜图像分析41-42
• 3.3.4 X射线电子能谱(EDS)分析42-43
• 3.3.5 影响因素43-45
• 3.3.6 光催化性能45-49
• 3.4 结论49-52
• 参考文献52-54
• 4. 基于晶面设计的Bi_(25)FeO_(40)-Bi_2WO_6异质结构对光催化活性的研究54-70
• 4.1 引言54-55
• 4.2 实验内容55
• 4.3 结果与讨论55-65
• 4.3.1 XRD分析55-57
• 4.3.2 红外光谱分析57-58
• 4.3.3 XPS分析58
• 4.3.4 扫描与元素分布图谱分析58-60
• 4.3.5 紫外-可见固体漫反射吸收光谱分析60-61
• 4.3.6 光催化性能表征61-63
• 4.3.7 表面光电流图谱分析63
• 4.3.8 活性物种捕捉实验63-64
• 4.3.9 纯的Bi_(25)FeO_(40)(S1)的价带谱分析64-65
• 4.4 结论65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-72
• 作者简介及读研期间主要科研成果72

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