铋和钨酸铋复合光催化固氮体系的构筑及改性研究

发布时间：2025-04-11 04:33

　　氨作为最常见的含氮化合物之一,是人类生产生活必不可少的工业产品。哈珀-波奇法作为目前工业上广泛使用的合成氨工艺,造成大量的能源浪费与环境污染。如何开发新兴的合成氨工艺,替代传统的固氮工艺,解决工业生产过程中大量燃烧化石能源所造成的环境污染与温室效应等问题,是限制人类社会发展的关键。在诸多的新型合成氨策略中,半导体光催化固氮技术以其能够直接利用太阳能的特点,是最有发展前景的绿色固氮技术之一。该技术利用半导体材料吸收光能产生光生电子,利用电子还原氮气以达到固氮的目的。钨酸铋是一种常见的半导体材料,具有化学性质稳定,带隙适宜等优点,被广泛应用于光催化领域。但其导带位置过低,还原能力较弱的缺点限制了其在光催化固氮方面的应用。本文利用构筑择优取向结构及元素掺杂等手段,对钨酸铋进行了改性研究,使其具有了光催化固氮活性,并通过元素掺杂改性得到进一步提升。采用微乳液-溶剂热联用法制备了具有择优取向结构的铋复合钨酸铋光催化剂,并使钨酸铋材料具有了光催化固氮活性。SEM和TEM测试结果表明样品形貌均匀,表现为片层堆叠的层状纳米盘结构,由更为细小的纳米颗粒组装而成。HRTEM的测试结果中观察到钨酸铋的(131...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1光催固氮化反应机理图

哈尔滨工业大学理学硕士论文氢能）、国防军事、医疗卫生、建筑材料、汽车行业、家电行业、纺织行业等众多领域具有广阔的应用前景和重大社会经济效益，受到科学界、政府部门和企业界的高度重视，投入了大量的资金和研究力量开展催化基础理论、应用技术开发及工程化研究，使得光催化成为近年来国内外最活....

图1-2Au/TiO2-OV“串联工作”进行光催化固氮反应示意图

化剂设计上具有广泛的研究。但由于其禁带宽度较宽，只能直接利用，极大的限制了它在半导体光催化领域的应用[29-30]。为了改善其光学性，近年来在传统TiO2半导体材料的基础上，通过金属复合，氧空，众多的高效高固氮光催化剂被报道出来。2018年，杨建华等人受天氮原理”启发，设计并....

图1-3具有氧缺陷的MO6八面体的超薄LDH片层结构及示意图及在纳米片

发展出一系类不同金属种类的LDH材料，并且在光催化固氮领域具阔的应用价值。LDH一般有两种直径相近，价态不同的金属阳离子（常见的价和三价）和氢氧根阴离子组成，具有类似水滑石的层状结构。常见的用于制HD的金属有镁、锌、镍、铜、铝、铬等，通过简单的共沉淀法即可制备。片面通常含....

图1-4石墨相氮化碳表面氮空位吸附氮气示意图

34）自2009年王心晨首次报道石墨相氮化碳聚合物具有可见光光催化活性以来，国内外学者对该材料进行了广泛而深入的研究[38]。因其制备工艺简单，化学惰性，高强度，低密度，具有适宜的导带价带位置和禁带宽度的特点，不仅在光催化制氢，光催化降解表现优异，在光催化固氮方面也有杰出表现....

本文编号：4039516