钒酸铋基半导体复合材料的制备及光电性能研究

发布时间：2017-08-22 19:16

  本文关键词：钒酸铋基半导体复合材料的制备及光电性能研究

  更多相关文章： 钒酸铋基半导体 异质结构 光催化

【摘要】：环境和能源与人类生活息息相关,环境污染和能源短缺给我们的生产、生活及健康带来了许多消极影响,引起人们的广泛关注,特别是环境污染中的水污染问题。水是生命之源,近年来,由于水污染给人类造成了许多惨痛的教训,处理和解决水污染成为人们的当务之急。目前处理污水常见方法有物理法,化学法和生物法,这些方法在取得一定成效的同时也带来了很多问题,如周期长、效率低、二次污染严重等使得这些方法不能被广泛应用,因此,我们在选择处理手段时要考虑去寻找更安全有效的方式。目前,在众多污水处理技术中,光催化技术由于其绿色、环保、高效、稳定等优势得到了的普遍关注。光催化技术主要是利用太阳光辐射半导体材料,光生电子空穴对发生氧化还原反应能有效降解污水中的污染物。该技术的关键部分是半导体催化剂材料。目前Bi基半导体材料由于具有特殊的性能在光催化领域独树一帜,得到了广泛应用。本文探究了一系列Bi基半导体及复合材料的制备及光催化性能开展工作,主要从从以下几个方面进行研究：1.介孔BiVO4/Ag/AgCl异质微米球的简易合成及光催化性能的提高本章节中,我们介绍了一种简单又新奇的双离子交换的方法去合成尺寸统一的介孔BiVO4/Ag/AgCl异质微米球。用花状BiOCl微球作为初始模板,通过简单的滴加方法加入NaVO3和AgNO3,在400摄氏度的条件下煅烧2小时,经由简单的固相双离子交换的反应,即可获得介孔的BiVO4/Ag/AgCl。值得注意的是,在形成BiVO4/AgCl微球的双离子交换过程中,Ag+起到了至关重要的作用,BiVO4/AgCl微球在可见光照射2小时条件下进一步转换成BiVO4/Ag/AgCl。合成的介孔BiVO4/Ag/AgCl微球在可见光下具有良好的降解甲基橙和苯酚的效果,其性能的提高与其Z型机理有很大相关性。2.高效Z-型介孔BiVO4-Bi2O3复合微棒光催化剂的制备及性能研究本章节中,介绍了通过溶剂热反应制备均一介孔BiVO4-Bi2O3复合微棒(CMRs)的方法。该反应利用Na2C2O4和NaVO3作为初始原料,180摄氏度的条件下反应10个小时合成BiVO4-Bi(OH)C2O4 CMRs前驱体,为获得介孔BiVO4-Bi2O3 CMRs,将前驱体于350摄氏度下退火4小时。制备的该介孔BiVO4-Bi2O3 CMRs在降解无色有机污染物苯酚和有色污染物甲基橙上有着良好的光催化性能。可见光下光照1小时苯酚的降解率达到96.3%,相比于单纯的BiVO4、Bi2O3及BiVO4/Bi2O3混合物,其效率提高分别为48、192及160倍。通过进一步的表征验证了Z型结构提高了其光催化性能。3.二元异质BiVO4/CuWO4-x复合纳米颗粒的制备及其性能研究本工作中我们通过简单的两步法合成二元异质复合材料BiVO4/CuWO4-x颗粒,首先用水热法和高温煅烧制备出颗粒花状CUWO4-x,然后通过阳离子吸附在CuWO4-x模板的表面吸附上金属离子Bi3+,再向溶液中滴加VO3-,反应釜中140℃的条件下反应12个小时得到BiVO4/CuWO4-x纳米复合结构。对制备的BiVO4/CuWO4-x纳米复合结构进行光催化性能研究,发现其在降解苯酚和光解水制氧方面有一定性能。
【关键词】：钒酸铋基半导体 异质结构 光催化
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;O644.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 半导体光催化11-12
• 1.2.1 半导体光催化技术的发展11-12
• 1.2.2 半导体光催化机理12
• 1.3 半导体材料12-16
• 1.3.1 半导体材料发展前景12-13
• 1.3.2 半导体材料合成方法13-14
• 1.3.2.1 水热(溶剂热)法13-14
• 1.3.2.2 模板法14
• 1.3.2.3 溶胶-凝胶法14
• 1.3.2.4 电化学法14
• 1.3.3 半导体材料的改性方法14-16
• 1.4 Bi-基半导体材料16
• 1.5 课题的研究内容及研究意义16-18
• 第二章 实验方案18-22
• 2.1 实验药品和仪器18-19
• 2.1.1 实验试剂和药品18-19
• 2.1.2 实验仪器19
• 2.1.3 产物的制备19
• 2.2 产物的表征19-21
• 2.2.1 X-射线粉末衍射(XRD)19
• 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)19-20
• 2.2.3 透射电子显微镜(TEM)20
• 2.2.4 紫外分光光度计(UV-vis)20
• 2.2.5 X射线光电子能谱仪(XPS)20
• 2.2.6 总有机碳分析仪（TOC)20-21
• 2.3 产物的性能测试21-22
• 2.3.1 光催化性能测试21-22
• 第三章 介孔BiVO_4/Ag/AgCl异质微米球的简易合成及光催化性能的提高22-35
• 3.1 引言22-23
• 3.2 实验部分23-25
• 3.2.1 合成BiOCl微球23-24
• 3.2.2 合成介孔BiVO_4/Ag/AgCl异质微球24
• 3.2.3 产物表征24
• 3.2.4 光催化降解甲基橙和苯酚的性能测试24-25
• 3.2.5 TOC测试25
• 3.2.6 捕获剂测试25
• 3.3 结果讨论25-34
• 3.4 结论34-35
• 第四章 高效Z-型介孔BiVO_4-Bi_2O_3复合微棒光催化剂的制备及性能研究35-47
• 4.1 引言35-36
• 4.2 实验部分36-38
• 4.2.1 BiVO_4-Bi(OH)C_2O_4微棒前驱体的合成36
• 4.2.2 介孔BiVO_4-Bi_2O_3微棒的合成36
• 4.2.3 产物表征36-37
• 4.2.4 光催化降解甲基橙和苯酚的性能测试37
• 4.2.5 TOC测试37
• 4.2.6 捕获剂测试37-38
• 4.3 结果讨论38-46
• 4.4 结论46-47
• 第五章 二元异质BiVO_4/CuWP_(4-x)复合纳米颗粒的制备及性能研究47-55
• 5.1 引言47-48
• 5.2 实验部分48-50
• 5.2.1 CuWO_(4-x)纳米颗粒前驱体的合成48
• 5.2.2 二元异质BiVO_4/CuWO_(4-x)复合纳米颗粒的合成48-49
• 5.2.3 产物表征49
• 5.2.4 光催化降解苯酚的性能测试49
• 5.2.5 电化学性能测试49
• 5.2.6 光解水制氧的性能测试49-50
• 5.3 结果讨论50-54
• 5.4 结论54-55
• 结论与展望55-57
• 参考文献57-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士期间取得的研究成果71-72
• 浙江师范大学学位论文诚信承诺书72-73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 钟仕科,郭述文,付敏恭;AgCl/Si_3N_4膜的制备与应用[J];南昌大学学报(理科版);1986年02期

2 郜洪文;;双波长分光光度法测定天然水体常量物质——AgCl胶体生成分析Cl~-[J];仪器仪表与分析监测;1992年01期

3 Satoshi Kishida;Hirofumi Aritani;;Effect of manufacturing methods of AgCl/Al_2O_3 catalyst on selective catalytic reduction of NO_x[J];Journal of Environmental Sciences;2011年06期

4 林生岭;文丹;程小芳;刘东瑶;;AgCl/HAP纳米复合材料的制备及其光催化性能[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2013年02期

5 段维垣;;银的回收或提纯[J];贵金属;1981年01期

6 陈长进;杨保民;;从氯化银中回收银的方法[J];分析试验室;1988年08期

7 ;Preparation and characterization of AgSt/AgCl composite grains[J];Chinese Chemical Letters;2007年12期

8 张燕;宋玉苏;王源升;;电解型Ag/AgCl参比探头的制备及性能研究[J];材料保护;2007年11期

9 李高清;李向富;;AgCl团簇的熔化行为[J];原子与分子物理学报;2009年06期

10 张新坤;;涂敷法制备Ag-AgCl参比电极及其性能[J];材料保护;2011年10期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 张爽;佟洋;盛杰;孙闻东;;利用水热法合成不同形貌的纳米AgCl[A];中国化学会第26届学术年会胶体与界面化学分会场论文集[C];2008年

2 林健;井冲;李博芳;黄文e，

本文编号：720919