基于卤氧化铋光催化剂的设计及其降解环境污染物研究
发布时间：2021-10-21 12:55
随着经济的飞速发展和世界人口的快速增长,能源危机和环境污染问题已到达无法忽视的程度,成为全球人民亟待解决的关键问题。作为新型的高级氧化技术,光催化在解决环境污染和开发可持续新能源方面有着重要的研究和应用。探索适当的策略来保证半导体光催化剂中光生载流子的有效分离是确保光催化材料具有优异性能的关键。本文采用一系列方法对卤氧化铋光催化材料进行改性优化,实现其光催化性能的提升。通过X射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）、X射线吸收精细结构谱（XAFS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高角环形暗场像扫描透射电子显微镜（STEM-HAADF）、紫外可见漫反射光谱（DRS）等表征方法对其微区和电子结构进行分析。通过光电流,电化学阻抗谱（EIS）,稳态荧光谱（PL）和荧光寿命等表征研究其电荷分离和迁移过程。结合光催化性能的差异,研究催化剂本身结构与光催化性能间的内在关系。本文通过Bi OCl超薄纳米片表面构建坑缺陷,探索催化剂表面缺陷与光催化活性之间的构效关系。扫描透射电镜结果清晰的证实Bi OCl超薄纳米片...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：230 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
半导体光催化原理图
图 1.2 BiOX 的结构示意图：(a) 单晶胞, (b) 两层厚的二维层状结构Fig. 1.2 Structural model illustrations of BiOX (X= Cl, Br, I): (a) single crystal cell, (b)two-dimensional layered structure with a two-layer thickness.不同于 TiO2仅对紫外光有响应，BiOX 具有可调的带隙，BiOCl 3.3 eVBiOBr 2.7 eV，BiOI 1.8 eV，确保其成为一类有效的光催化剂。而其独特的性保证其在各种光催化的应用中具有很大的前景。自从张礼知[21]课题组报道了通过乙二醇(EG)辅助溶剂热法合成二维纳米片组装的三维(3D)分级 BiOX 微球，能够有效降解甲基橙(MO)，BiOX 基材料的光催化应用逐步成为热点研究课题之一[22]。迄今为止，已经成功制备了多种 BiOX 微/纳结构，例如纳米晶体，纳米线，纳米纤维，纳米带，纳米片，薄膜，花状结构，中空微球和多孔纳米球[23-44为了实现潜在的工业化应用，通过增强光吸收，促进光生载流子分离和转移以及提高 BiOX 材料中的活性物种和底物之间的催化效率，已经进行了多种尝试来进
1 SCNSs 的(a) TEM 图，(b) 选区电子衍射，(c) HRTEM 图。(向示意图。(e, f) {001}面的原子结构：(e) 侧视图 (f) 顶视图[1 TEM image, (b) SAED pattern, and (c) HRTEM image of BOC-00stration of the crystal orientation of the nanosheet. (e and f)Atomic{001} facets: (e) side view; (f) top view.[16]研究的(001)和(010)面外，同样制备了(102)和(001)晶面暴2)面暴露的 BiOBr 在可见光照射下比(001)面暴露的 Bi除 RhB 的性能。DFT 计算表明，相对于(001)面，(102)的导带底，更正的价带顶，以及更小的带隙。因此，(电子注入，提供氧化能力更强的光生空穴，以及更宽的高的光催化活性。另外，不同于之前关于锐钛矿 TiO2暴更佳光催化性能的报道，最近的研究发现 TiO中共同
【参考文献】：
期刊论文
[1]煅烧温度、时间和气氛对BiOBr结构和光催化性能的影响[J]. 樊启哲,余长林,周晚琴,李家德. 材料热处理学报. 2015(05)
[2]醇热法BiOCl微米球的制备及其性能研究[J]. 赵雯雯,刘亚威,张昌远,黄祥平,毛峰,杨学林. 三峡大学学报(自然科学版). 2011(06)
本文编号：3449020
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：230 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
半导体光催化原理图
图 1.2 BiOX 的结构示意图：(a) 单晶胞, (b) 两层厚的二维层状结构Fig. 1.2 Structural model illustrations of BiOX (X= Cl, Br, I): (a) single crystal cell, (b)two-dimensional layered structure with a two-layer thickness.不同于 TiO2仅对紫外光有响应，BiOX 具有可调的带隙，BiOCl 3.3 eVBiOBr 2.7 eV，BiOI 1.8 eV，确保其成为一类有效的光催化剂。而其独特的性保证其在各种光催化的应用中具有很大的前景。自从张礼知[21]课题组报道了通过乙二醇(EG)辅助溶剂热法合成二维纳米片组装的三维(3D)分级 BiOX 微球，能够有效降解甲基橙(MO)，BiOX 基材料的光催化应用逐步成为热点研究课题之一[22]。迄今为止，已经成功制备了多种 BiOX 微/纳结构，例如纳米晶体，纳米线，纳米纤维，纳米带，纳米片，薄膜，花状结构，中空微球和多孔纳米球[23-44为了实现潜在的工业化应用，通过增强光吸收，促进光生载流子分离和转移以及提高 BiOX 材料中的活性物种和底物之间的催化效率，已经进行了多种尝试来进
1 SCNSs 的(a) TEM 图，(b) 选区电子衍射，(c) HRTEM 图。(向示意图。(e, f) {001}面的原子结构：(e) 侧视图 (f) 顶视图[1 TEM image, (b) SAED pattern, and (c) HRTEM image of BOC-00stration of the crystal orientation of the nanosheet. (e and f)Atomic{001} facets: (e) side view; (f) top view.[16]研究的(001)和(010)面外，同样制备了(102)和(001)晶面暴2)面暴露的 BiOBr 在可见光照射下比(001)面暴露的 Bi除 RhB 的性能。DFT 计算表明，相对于(001)面，(102)的导带底，更正的价带顶，以及更小的带隙。因此，(电子注入，提供氧化能力更强的光生空穴，以及更宽的高的光催化活性。另外，不同于之前关于锐钛矿 TiO2暴更佳光催化性能的报道，最近的研究发现 TiO中共同
【参考文献】：
期刊论文
[1]煅烧温度、时间和气氛对BiOBr结构和光催化性能的影响[J]. 樊启哲,余长林,周晚琴,李家德. 材料热处理学报. 2015(05)
[2]醇热法BiOCl微米球的制备及其性能研究[J]. 赵雯雯,刘亚威,张昌远,黄祥平,毛峰,杨学林. 三峡大学学报(自然科学版). 2011(06)
本文编号：3449020
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