铋基氧化物微晶玻璃制备及其光催化性能研究

发布时间：2020-10-21 00:35

　　 水污染和能源短缺问题是新世纪制约人类社会发展的重大问题。铋基氧化物材料可通过光催化反应降解有机污染物。传统方法是将其制成纳米粉体或薄膜,但是纳米粉体难以回收利用,易造成二次污染、光催化涂层易脱落、光催化效率低。这些问题制约了光催化材料的实际运用与发展。微晶玻璃可以制成各种形状,利用方便性大大提高。本文使用传统熔融法制备铋基氧化物微晶玻璃,研究了其光催化降解有机污染物的性能,为光催化材料的制备和应用提供了一种新的途径。使用传统的熔融淬冷法制得了不同晶相的玻璃,通过适当的热处理成功制得了主晶相分别为Bi_4Ti_3O_(12)、Bi VO_4、Bi_2MoO_6的微晶玻璃。使用XRD对热处理前后微晶玻璃物相进行表征,使用Raman光谱和FT-IR光谱对热处理前后微晶玻璃内部的网络结构进行分析,通过BET测定微晶玻璃粉的比表面积、平均孔直径、平均孔体积,使用紫外可见漫反射光谱分析了其光吸收性能,使用差示扫描量热法(DSC)分析了其热性能。通过对不同种类有机污染物的光催化反应,研究Bi_4Ti_3O_(12)、BiVO_4、Bi_2MoO_6的微晶玻璃微晶玻璃降解有机污染物的催化性能。论文主要内容及结论如下(1)使用传统熔融淬冷法制备了(1-x)Li_2B_4O_7-x Bi_4Ti_3O_(12)(x=0、0.1、0.2、0.3)玻璃,通过适当的热处理获得了晶相为Bi_4Ti_3O_(12)和Bi_2Ti_2O_7的微晶玻璃,晶体的尺寸在20nm左右。随着热处理温度升高,析出晶相含量越多。当x=0.3时,在模拟太阳光的照射下,0.7Li_2B_4O_7-0.3Bi_4Ti_3O_(12)微晶玻璃(500℃-8h)对罗丹明B、甲基橙的降解效果微弱,对亚甲基蓝有一定的降解效果(180min降解8%)。(2)使用传统熔融淬冷法制备了(1-x)Li_2B_4O_7-xBiVO_4(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)玻璃,通过适当的热处理获得了主晶相为BiVO_4的微晶玻璃,BiVO_4晶体尺寸在15-28nm左右。随着热处理温度和保温时间增加,微晶玻璃组分中析出Bi VO_4晶相含量越多,晶粒尺寸越大。当x=0.5时,在模拟太阳光的照射下,0.5Li_2B_4O_7-0.5BiVO_4(475℃-16h)微晶玻璃对罗丹明B、甲基橙的降解效果微弱,在中性和碱性条件下对亚甲基蓝有一定的降解效果(180min降解率分别为65%和65%)。在酸性条件下对亚甲基蓝0.5Li_2B_4O_7-0.5BiVO_4(475℃-16h)微晶玻璃光催化作用低(180min降解2%)。(3)使用传统熔融淬冷法制备了(1-x)Li_2B_4O_7-xBi_2MoO_6(x=0、0.1、0.2、0.3)玻璃,通过适当的热处理获得了主晶相为Bi_2MoO_6、Bi_(3.64)Mo_(0.66)O_(6.55)的微晶玻璃,晶粒尺寸均在20nm左右。随着热处理温度的升高,微晶玻璃组分中析出Bi_2MoO_6晶相含量越多。当x=0.3时,在模拟太阳光的照射下0.7Li_2B_4O_7-0.3Bi_2MoO_6(475℃-16h)微晶玻璃对罗丹明B、甲基橙的降解效果微弱,在酸性和中性条件下对亚甲基蓝有一定的降解效果(180min降解55%)。在碱性条件下0.7Li_2B_4O_7-0.3Bi_2MoO_6(475℃-16h)微晶玻璃光催化作用较高(180min降解65%)。硝酸腐蚀处理0.7Li_2B_4O_7-0.3Bi_2MoO_6(475℃-16h)微晶玻璃30min,对亚甲基蓝的光催化活性有明显提升(180min降解73%)。Bi_2MoO_6微晶玻璃与H_2O_2(1.67mM/L)混合对罗丹明B有一定的降解效果(180min降解54%)。
【学位单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ171.733
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 半导体光催化技术概述
        1.1.1 半导体光催化研究背景
        1.1.2 半导体光催化基本原理
        1.1.3 半导体光催化影响因素
    1.2 铋基氧化物光催化材料
4Ti₃O₁₂光催化材料'>        1.2.1 Bi₄Ti₃O₁₂光催化材料
4光催化材料'>        1.2.2 BiVO₄光催化材料
2MoO₆光催化材料'>        1.2.3 Bi₂MoO₆光催化材料
    1.3 光催化剂制备方法
        1.3.1 高温固相反应法
        1.3.2 溶胶凝胶法
        1.3.3 水热法
        1.3.4 沉淀法
        1.3.5 微乳液法
        1.3.6 微晶玻璃法
    1.4 本文研究内容与意义
第二章 实验与表征方法
    2.1 实验原材料
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 样品制备
4Ti₃O₁₂微晶玻璃制备'>        2.3.1 Bi₄Ti₃O₁₂微晶玻璃制备
4微晶玻璃制备'>        2.3.2 BiVO₄微晶玻璃制备
2MoO₆微晶玻璃制备'>        2.3.3 Bi₂MoO₆微晶玻璃制备
    2.4 样品表征与性能测试
        2.4.1 X射线衍射分析（XRD）
        2.4.2 差式扫描量热法（DSC）
        2.4.3 红外光谱测试（FT-IR）
        2.4.4 Raman光谱表征
        2.4.5 比表面积与孔径表征
        2.4.6 紫外可见光吸收光谱（UV-Vis）
        2.4.7 光催化实验
4Ti₃O₁₂微晶玻璃制备及其光催化性能研究'>第三章 Bi₄Ti₃O₁₂微晶玻璃制备及其光催化性能研究
    3.1 样品制备
    3.2 BiTi微晶玻璃XRD表征
    3.3 BiTi微晶玻璃Raman光谱表征
    3.4 BiTi微晶玻璃FT-IR表征
    3.5 BiTi微晶玻璃光催化性能评价
    3.6 本章小结
4微晶玻璃制备及其光催化性能研究'>第四章 BiVO₄微晶玻璃制备及其光催化性能研究
    4.1 样品制备
    4.2 BiV微晶玻璃XRD表征
    4.3 BiV微晶玻璃Raman表征
    4.4 BiV微晶玻璃FT-IR表征
    4.5 BiV微晶玻璃光催化性能评价
    4.6 本章小结
2MoO₆微晶玻璃制备及其光催化性能研究'>第五章 Bi₂MoO₆微晶玻璃制备及其光催化性能研究
    5.1 样品制备
    5.2 BiMo微晶玻璃DSC表征
    5.3 BiMo微晶玻璃XRD表征
    5.4 BiMo微晶玻璃Raman表征
    5.5 BiMo微晶玻璃FT-IR表征
    5.6 BiMo微晶玻璃Bet表征
    5.7 BiMo微晶玻璃紫外-可见漫反射光谱分析
    5.8 BiMo微晶玻璃光催化性能评价
        5.8.1 热处理保温时间对BiMo微晶玻璃光催化性能的影响
        5.8.2 酸腐蚀对BiMo微晶玻璃光催化性能影响
        5.8.3 pH值对BiMo微晶玻璃光催化性能的影响
        5.8.4 外加剂对BiMo微晶玻璃光催化性能的影响
    5.9 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果

【参考文献】

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本文编号：2849373