基于氯氧化铋的复合材料的制备及其光催化性能的研究
发布时间：2021-03-08 08:45
随着工业化与城市化发展的加速,环境污染和能源短缺作为两个世界性难题,引起了社会的重点关注。环境污染破坏了生态系统,也对人类社会造成了持续性危害。除了环境污染,能源紧缺也是全球关注的问题,不可再生资源的紧缺导致人们更多地关注起可再生能源。经济发展和生存的迫切需求,使得解决污染和能源危机迫在眉睫。光催化技术作为一种既能解决环境污染问题,又能解决能源短缺问题的技术,引起了各国科学家的关注。但是传统无机半导体光催化材料存在太阳光能利用率不足、光量子效率低等问题,阻碍了光催化技术的应用。因此,制备一种能较大程度利用太阳能并且具有较高光量子效率的光催化剂是光催化技术发展中迫切需要解决的问题。氯氧化铋作为一种层状结构半导体,具有光学性能优异、无毒害、价廉易得、化学稳定性好等优点,因此在光催化领域吸引了研究人员的关注。但是氯氧化铋依旧存在带隙宽、光催化量子效率低等缺点,所以使用氯氧化铋制备具有带隙窄、量子效率高的新型催化剂具有非常重要的意义。本论文以五水合硝酸铋、乙二醇和乙醇为原材料,采用醇热反应技术制备出氯氧化铋,再通过构建无机无机半导体异质结结构、构建有机无机半导体异质结结构、有机小分子表面修饰等...
【文章来源】：福建农林大学福建省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化作用机理Fig.1-1Photocatalyticmechanism
基于氯氧化铋的复合材料的制备及其光催化性能的研究3成CO2和H2O，不产生二次污染物，在污水降解中显示出了高效率、低能耗、无污染的特性（见图1-2）。图1-2光催化降解染料机理Fig.1-2Mechanismofphotocatalyticdegradationofdyes以典型的偶氮染料罗丹明B举例。偶氮染料因为具有的官能团R-N=N-R，很难被降解13。光催化技术主要是利用半导体材料经过光照后产生大量的光生电子和空穴，电子跃迁至半导体的导带上，并与吸附在半导体表面上的氧气生成超氧自由基，超氧自由基能够与电子和空穴反应生成羟基自由基以及过氧化氢。由于空穴、超氧自由基以及过氧化氢具有强氧化性，能通过脱乙基作用将罗丹明B苯环外围上的乙基脱去，破坏罗丹明B的共轭结构；通过羟基化作用，利用羟基自由基的强氧化性将大分子物质分解为小分子物质，还可以使苯环裂解，最终矿化生成CO2和H2O。光催化技术不仅能够降解偶氮染料，而且还能降解酚类、芳烃等有机物杂环化合物，对抗生素污染有着良好的处理效果，同时对于处理水体中的重金属也有很好的还原作用[14]。因此，光催化技术对废水中的污染物治理有很大的潜力。1.2.1.2光催化杀菌细菌，是生活中几乎无所不在的一种微生物。生活中的细菌有些是对人类有益，但更多的是有害的。一般传统的杀菌剂是通过破坏细菌的遗传物质，使得细菌细胞失去活性，但是细菌死后，它的细胞内部会释放出能够产生二次污染的内毒素等物质。同时传统杀菌剂也容易使得细菌产生耐药性和耐热性。日本的Matsunaga等人在1985年第一次发现在紫外光的照射下TiO2纳米材
第一章绪论4料能够产生杀菌效果，这个情况使得各国科学家开始关注光催化抗菌杀毒技术的相关研究。在光催化杀菌的过程中，光催化材料受到相应波长的光激发，能够产生光生电子和光生空穴，光生空穴能够和催化剂表面吸附的H2O或OH-反应生成具有强氧化性的羟基自由基（·OH）。而光生电子能够和O2反应，生成超氧离子自由基（·O2-），并且接着活性氧类如羟基自由基和H2O2等会被生成。如图1-3所示，这些活性氧会将辅酶AA（位于细菌体内）氧化，同时还会对细菌的细胞壁（膜）进行破坏，影响其DNA结构和渗透性。羟基自由基和各个活性氧类物质（·O2-、·OOH、H2O2）进行协同作用，从而使得TiO2纳米光材料催化具有杀菌的效果。光催化杀菌方法的优点就在于既彻底杀死了细菌，又处理了细菌死后释放出的毒素。此种方法具有的持久性、广谱性、耐热性等特点是传统杀菌剂（醛类、酚类、醇类等）不可比拟的。并且因为TiO2光催化剂较为稳定，反应过程中并不会产生耗损，能够重复再利用。近年来，已有将其运用于工业化生产的例子，比如添加到陶瓷、涂料和织物中，生产出具有抗菌性能的陶瓷、涂料和织物制品。图1-3光催化抗菌机理Fig.1-3Photocatalyticantibacterialmechanism1.2.1.3光催化在气体净化方面的应用气体污染主要分为室内气体污染与室外气体污染。室内气体污染主要包括了装修装饰材料放出的甲醛以及生活过程中产生的硫化氢、氨气等气体。这些气体对于人体的健康有着不可忽视的影响，轻则使人生病，重则致人死亡。室外气体污染主要包括了汽车尾气与工业尾气、氟利昂、三氯乙烯等。汽车
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent advances based on the synergetic effect of adsorption for removal of dyes from waste water using photocatalytic process[J]. Subramanian Natarajan,Hari C.Bajaj,Rajesh J.Tayade. Journal of Environmental Sciences. 2018(03)
本文编号：3070767
【文章来源】：福建农林大学福建省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化作用机理Fig.1-1Photocatalyticmechanism
基于氯氧化铋的复合材料的制备及其光催化性能的研究3成CO2和H2O，不产生二次污染物，在污水降解中显示出了高效率、低能耗、无污染的特性（见图1-2）。图1-2光催化降解染料机理Fig.1-2Mechanismofphotocatalyticdegradationofdyes以典型的偶氮染料罗丹明B举例。偶氮染料因为具有的官能团R-N=N-R，很难被降解13。光催化技术主要是利用半导体材料经过光照后产生大量的光生电子和空穴，电子跃迁至半导体的导带上，并与吸附在半导体表面上的氧气生成超氧自由基，超氧自由基能够与电子和空穴反应生成羟基自由基以及过氧化氢。由于空穴、超氧自由基以及过氧化氢具有强氧化性，能通过脱乙基作用将罗丹明B苯环外围上的乙基脱去，破坏罗丹明B的共轭结构；通过羟基化作用，利用羟基自由基的强氧化性将大分子物质分解为小分子物质，还可以使苯环裂解，最终矿化生成CO2和H2O。光催化技术不仅能够降解偶氮染料，而且还能降解酚类、芳烃等有机物杂环化合物，对抗生素污染有着良好的处理效果，同时对于处理水体中的重金属也有很好的还原作用[14]。因此，光催化技术对废水中的污染物治理有很大的潜力。1.2.1.2光催化杀菌细菌，是生活中几乎无所不在的一种微生物。生活中的细菌有些是对人类有益，但更多的是有害的。一般传统的杀菌剂是通过破坏细菌的遗传物质，使得细菌细胞失去活性，但是细菌死后，它的细胞内部会释放出能够产生二次污染的内毒素等物质。同时传统杀菌剂也容易使得细菌产生耐药性和耐热性。日本的Matsunaga等人在1985年第一次发现在紫外光的照射下TiO2纳米材
第一章绪论4料能够产生杀菌效果，这个情况使得各国科学家开始关注光催化抗菌杀毒技术的相关研究。在光催化杀菌的过程中，光催化材料受到相应波长的光激发，能够产生光生电子和光生空穴，光生空穴能够和催化剂表面吸附的H2O或OH-反应生成具有强氧化性的羟基自由基（·OH）。而光生电子能够和O2反应，生成超氧离子自由基（·O2-），并且接着活性氧类如羟基自由基和H2O2等会被生成。如图1-3所示，这些活性氧会将辅酶AA（位于细菌体内）氧化，同时还会对细菌的细胞壁（膜）进行破坏，影响其DNA结构和渗透性。羟基自由基和各个活性氧类物质（·O2-、·OOH、H2O2）进行协同作用，从而使得TiO2纳米光材料催化具有杀菌的效果。光催化杀菌方法的优点就在于既彻底杀死了细菌，又处理了细菌死后释放出的毒素。此种方法具有的持久性、广谱性、耐热性等特点是传统杀菌剂（醛类、酚类、醇类等）不可比拟的。并且因为TiO2光催化剂较为稳定，反应过程中并不会产生耗损，能够重复再利用。近年来，已有将其运用于工业化生产的例子，比如添加到陶瓷、涂料和织物中，生产出具有抗菌性能的陶瓷、涂料和织物制品。图1-3光催化抗菌机理Fig.1-3Photocatalyticantibacterialmechanism1.2.1.3光催化在气体净化方面的应用气体污染主要分为室内气体污染与室外气体污染。室内气体污染主要包括了装修装饰材料放出的甲醛以及生活过程中产生的硫化氢、氨气等气体。这些气体对于人体的健康有着不可忽视的影响，轻则使人生病，重则致人死亡。室外气体污染主要包括了汽车尾气与工业尾气、氟利昂、三氯乙烯等。汽车
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent advances based on the synergetic effect of adsorption for removal of dyes from waste water using photocatalytic process[J]. Subramanian Natarajan,Hari C.Bajaj,Rajesh J.Tayade. Journal of Environmental Sciences. 2018(03)
本文编号：3070767
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