钒酸秘基光催化材料的制备及其光催化性能研究

发布时间：2017-07-02 17:27

  本文关键词：钒酸秘基光催化材料的制备及其光催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的不断发展,工业废水污染给环境带来很大的潜在问题。与传统的处理方法相比,半导体光催化技术由于其反应温和、无二次污染、能源清洁等优势,近年来备受研究者的青睐。钒酸铋作为新型半导体材料的代表受到研究者的广泛关注。本文针对亟待解决的印染废水问题,通过对Bi VO4进行改性,构建可见光增强的Bi VO4复合催化体系,用于降解亚甲基蓝模拟的印染废水。通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-vis等表征手段对催化剂的晶体结构、晶粒尺寸、表面形貌等进行分析,并结合其光催化性能,探究光催化机理。结果表明:(1)采用水热合成的方法,考察了不同p H值、水热合成时间对单斜相Bi VO4光催化剂的影响。研究表明,p H为1、水热时间为24h的条件为钒酸铋的最佳制备条件。制备出的单斜相Bi VO4样品对亚甲基蓝的降解率最好可达63%。(2)采用紫外还原的方法,制备Ag_2O/BiVO_4复合半导体。通过表征结果可以看出Ag2O的负载对样品的晶相结构没有影响,但晶体尺寸有所减小。负载量为4%时,对亚甲基蓝降解率最好可达84%。主要是因为在能级偏移的电势差作用下,Ag2O激发的导带电子迁移到Bi VO4的导带上,而Bi VO4的空穴转移到Ag2O的价带,很大程度上抑制了光生电子-空穴对的复合,使得Ag_2O/BiVO_4在光激发下捕获强氧化性的羟基自由基,可以将目标污染物高效、快速的氧化分解。(3)采用一步水热合成的方法,制备Eu掺杂的Bi VO4样品。通过表征结果可以看出Eu的掺杂没有改变样品的晶相结构,在掺杂量为1%时,样品对亚甲基蓝的降解效率最好可达77%。主要是由于Eu3+与偏钒酸铵提供的V5+争夺O,取代Bi VO4晶格中的V原子,形成Eu-O,最终Eu以掺杂的形式进入Bi VO4晶格中,形成晶格缺陷,造成新的能级带,从而增强Bi VO4的可见光催化活性。(4)采用水热合成及紫外还原的方法,将Ag2O负载在Eu掺杂的Bi VO4表面,在两种方法的共同作用下,制备的样品对亚甲基蓝降解率可达95%,且降解速率明显提升。这主要是由于两种改性方法协同作用,对提高Bi VO4的可见光催化活性产生了积极的作用。
【关键词】：光催化剂 钒酸铋 Eu掺杂 Ag_2O复合 亚甲基蓝
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 印染废水污染现状及治理措施12-14
• 1.2.1 印染废水污染现状12
• 1.2.2 印染废水治理措施12-14
• 1.3 光催化技术研究进展14-16
• 1.3.1 光催化技术概述14
• 1.3.2 半导体光催化原理14-15
• 1.3.3 半导体光催化剂的类型15-16
• 1.4 铋系光催化剂简介16-18
• 1.4.1 铋及其化合物16-18
• 1.4.2 钒酸铋的性质及其应用18
• 1.5 钒酸铋的改性18-20
• 1.5.1 离子掺杂19
• 1.5.2 半导体复合19-20
• 1.5.3 表面光敏化20
• 1.5.4 表面贵金属沉积20
• 1.6 研究目的及主要内容20-22
• 1.6.1 研究目的20-21
• 1.6.2 研究内容21-22
• 第2章 实验方法22-27
• 2.1 实验仪器与材料22-23
• 2.1.1 实验仪器22
• 2.1.2 实验药品22-23
• 2.2 催化剂的制备23-24
• 2.2.1 BiVO_4的制备23-24
• 2.2.2 Ag_2O/BiVO_4的制备24
• 2.2.3 Eu掺杂BiVO_4的制备24
• 2.2.4 Eu掺杂Ag_2O/BiVO_4的制备24
• 2.3 样品表征24-25
• 2.3.1 X射线衍射分析 （XRD）24-25
• 2.3.2 X射线光电子能谱（XPS）25
• 2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）25
• 2.3.4 透射电子显微镜（TEM）25
• 2.3.5 紫外-可见漫反射光谱（UV/Vis-DRS）25
• 2.4 光催化活性评价25-27
• 2.4.1 实验过程25-26
• 2.4.2 亚甲基蓝标准溶液曲线26-27
• 第3章 BiVO_4的制备及其光催化性能研究27-35
• 3.1 催化剂的表征27-32
• 3.1.1 XRD图谱分析27-30
• 3.1.2 XPS能谱分析30-31
• 3.1.3 SEM电镜分析31-32
• 3.1.4 UV-vis光谱分析32
• 3.2 可见光催化性能的研究32-33
• 3.3 可见光催化机理分析33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 Ag_2O/BiVO_4的制备及其光催化性能研究35-41
• 4.1 催化剂的表征35-39
• 4.1.1 XRD图谱分析35-36
• 4.1.2 SEM电镜分析36-37
• 4.1.3 XPS能谱分析37
• 4.1.4 TEM-mapping元素分析37-38
• 4.1.5 TEM电镜分析38
• 4.1.6 UV-vis光谱分析38-39
• 4.2 可见光催化性能的研究39-40
• 4.3 可见光催化机理分析40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 Eu掺杂BiVO_4的制备及其光催化性能研究41-46
• 5.1 催化剂的表征41-43
• 5.1.1 XRD图谱分析41-42
• 5.1.2 SEM电镜分析42
• 5.1.3 TEM-Mapping元素分析42-43
• 5.1.4 UV-vis光谱分析43
• 5.2 可见光催化性能的研究43-45
• 5.3 可见光催化机理分析45
• 5.4 本章小结45-46
• 第6章 Eu掺杂Ag_2O/BiVO_4的制备及其光催化性能研究46-51
• 6.1 催化剂的表征46-49
• 6.1.1 XRD图谱分析46-47
• 6.1.2 SEM电镜分析47-48
• 6.1.3 TEM-mapping元素分析48
• 6.1.4 UV-vis光谱分析48-49
• 6.2 可见光催化性能的研究49-50
• 6.3 可见光催化机理分析50
• 6.4 本章小结50-51
• 第7章 结论与建议51-53
• 7.1 结论51-52
• 7.2 建议52-53
• 参考文献53-61
• 作者简介及在学期间科研成果61-62
• 致谢62

【参考文献】

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本文编号：510875