钼酸铋粉体光催化以及发光性质的研究

发布时间：2017-10-04 12:38

  本文关键词：钼酸铋粉体光催化以及发光性质的研究

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【摘要】：近年来,半导体光催化技术作为21世纪治理环境污染、净化空气和水体、合理地利用太阳能降解有机污染物的有效方法,越来越受到人们的关注。寻找具有可见光响应的新型光催化材料成为半导体光催化技术从实验到实际应用的关键。Bi2MoO6是Aurivillius型氧化物之一,由于具有新颖的物理和化学性质使其在太阳能电池、离子导体、气体传感器和光催化剂等方面有着潜在的应用前景。Bi2MoO6克服了Ti02等禁带宽度较大的光催化剂仅仅对太阳光中的紫外光有响应的不足和缺点,在可见光的照射下,就能够使有机物污染物得到有效降解,它是新型可见光光催化剂的代表之一。本论文采用水热法制备了Bi2MoO6粉体,通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、气象色谱仪等分析手段对制备样品的结构、形貌以及光催化性能进行了表征分析。并通过荧光光谱仪对Bi2MoO6:Yb3+,Tm3+的发光性能进行了分析。主要研究内容包括以下几个方面：(1)以Bi(NO3)3·5H2O和Na2MoO4-2H2O为原料,用水热法成功制备了Bi2MoO6粉体,分析了pH、温度、时间这三个因素对制备Bi2MoO6粉体的影响。发现只有在酸性环境中才可以制备出纯相的片状Bi2MoO6,在碱性环境则会生成Bi3.64MO0.36O6.55。温度在120℃以上都能够成功合成Bi2MoO6晶体,随着温度的升高,Bi2MoO6粉体的衍射峰强度不断增强。反应时间在16h时候,制备的Bi2MoO6粉体结晶效果较好,增加反应时间对结晶效果的改变已经不明显。(2)分析了增强Bi2MoO6粉体光催化活性的三种方法。添加PVP后对样品的形貌产生了重大影响,可以发现形成了花球状,颗粒尺寸变小,从而有效提高了其光催化活性。Ag修饰Bi2MoO6粉体后可以提高光催化降解异丙醇的活性,可能是由于Ag掺杂后能够增加Bi2MoO6的光响应范围,同时也能在一定程度上降低电子与空穴复合的概率,提高了光生载流子的利用效率。F掺杂Bi2MoO6粉体后,随着F掺杂比例的增大,光催化活性先增强后减弱,当达到0.4时,效率达到最高,然而随着F掺杂比例的继续增加,活性出现了降低。(3)在980nm半导体激光器的激发下,使用日立F-4700光谱仪记录了样品的上转换发射光谱。Bi2MoO6:Yb3+,Tm3+内米粉在上转换发射光谱上共有两个发射峰,分别是480nm处极强的蓝光发射和652nm非常弱的红光发射。肉眼观察到的上转换发光为蓝色。经过比较不同稀土离子掺杂浓度的发射光谱得出,Bi2MoO6:Yb3+, Tm3+发光粉的最优稀土掺杂比例为Tm3+离子浓度为1%, Yb3+离子浓度为8%。通过Ag修饰的样品,随着Ag引入量的增大,Bi2MoO6:Yb3+, Tm3+样品发光由增强而后变为减弱,在AgNO3与Bi2MoO6:Yb3+, Tm3+的比例为0.01时发光效率最高,发光强度大约是Ag修饰前的3.7倍。实验发现钼酸铋粉体具有良好的光催化性能和上转换发光效果。而Ag修饰后的钼酸铋粉体不仅可以通过电子空穴分的离增强光催化效果,同时荧光等离子体共振效应使发光效果获得增强。
【关键词】：Bi_2MoO_6 水热法 光催化 稀土掺杂 上转换发光
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ135.32;O643.36;O644.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 引言13
• 1.2 半导体光催化技术概述13-16
• 1.2.1 光催化反应原理13-14
• 1.2.2 光催化活性的改性14-16
• 1.3 稀土掺杂上转换发光材料16-19
• 1.3.1 稀土发光材料概述16-17
• 1.3.2 上转换发光以及Yb~(3+)和Tm~(3+)的上转换过程17-19
• 1.4 钼酸铋纳米材料19-21
• 1.4.1 钼酸铋材料的简介19-20
• 1.4.2 Bi_2MoO_6的光催化研究现状20-21
• 1.5 本文的研究思路及主要内容21-22
• 第2章 实验方法与表征手段22-25
• 2.1 主要化学试剂22
• 2.2 实验仪器和设备22-23
• 2.3 样品表征23-25
• 2.3.1 X射线衍射仪(XRD)23-24
• 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)24
• 2.3.3 气相色谱分析仪24
• 2.3.4 荧光光谱仪24-25
• 第3章 水热制备Bi_2MoO_6粉体的工艺条件选择25-33
• 3.1 Bi_2MoO_6粉体的制备方法25-26
• 3.2 pH对制备Bi_2MoO_6粉体的影响26-29
• 3.2.1 物相分析26-27
• 3.2.2 形貌分析27-28
• 3.2.3 机理分析28-29
• 3.3 温度对制备Bi_2MoO_6粉体的影响29-31
• 3.3.1 物相分析29-30
• 3.3.2 形貌分析30-31
• 3.4 时间对制备Bi_2MoO_6粉体的影响31-32
• 3.4.1 物相分析31-32
• 3.4.2 形貌分析32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 增强Bi_2MoO_6粉体光催化性能的措施33-43
• 4.1 加入表面活性剂33-36
• 4.1.1 实验工艺流程33
• 4.1.2 PVP对钼酸铋粉体物相和形貌的影响33-35
• 4.1.3 PVP对钼酸铋粉体光催化的影响35-36
• 4.2 Ag修饰钼酸铋粉体36-39
• 4.2.1 制备方法36-37
• 4.2.2 物相和形貌分析37-38
• 4.2.3 Ag修饰对钼酸铋粉体光催化的影响38-39
• 4.3 氟掺杂钼酸铋粉体39-41
• 4.3.1 制备方法39-40
• 4.3.2 物相分析40
• 4.3.3 光催化降解实验40-41
• 4.4 本章小结41-43
• 第5章 稀土掺杂Bi_2MoO_6粉体上转换发光性能的研究43-50
• 5.1 Bi_2MoO_6：Yb~(3+),Tm~(3+)上转换发光43-47
• 5.1.1 Bi_2MoO_6：Yb~(3+),Tm~(3+)上转换发光粉体的制备43-44
• 5.1.2 Bi_2MoO_6：Yb~(3+),Tm~(3+)粉体的表征44-45
• 5.1.3 Bi_2MoO_6：Yb~(3+),Tm~(3+)粉体的发光性能45-47
• 5.2 Ag/Bi_2MoO_6：Yb~(3+),Tm~(3+)47-49
• 5.2.1 金属表面增强荧光效应47-48
• 5.2.2 Ag/Bi_2MoO_6：Yb~(3+),Tm~(3+)粉体的制备48
• 5.2.3 Ag/Bi_2MoO_6：Yb~(3+),Tm~(3+)粉体的光谱性质48-49
• 5.3 本章小结49-50
• 第6章 结论与展望50-52
• 6.1 结论50-51
• 6.2 展望51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 谢国亚;张友;;稀土发光材料的发光机理及其应用[J];压电与声光;2012年01期

2 郭志峰;田硕;王凌勇;张丽霞;宋彩瑜;;直接沉淀法制备纳米氧化锌晶体及其光催化降解性能研究[J];硅酸盐通报;2010年02期

3 张晓艳;崔晓莉;;C-N共掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化制氢活性[J];物理化学学报;2009年09期

4 李红花;李坤威;汪浩;;α-Bi_2Mo_3O_(12)和γ-Bi_2MoO_6的水热合成及可见光催化性能[J];无机化学学报;2009年03期

5 宏存茂;丙烯在钼酸铋催化剂上的选择氧化动力学研究[J];北京大学学报(自然科学版);1982年02期

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本文编号：970763