多级结构BiOCl的制备及光催化性能研究

发布时间：2018-01-15 09:39

本文关键词：多级结构BiOCl的制备及光催化性能研究　出处：《哈尔滨理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：能源短缺和环境污染是当今人类社会面临的两大挑战。光催化技术可以将低密度的太阳能转化为高密度的电能或者化学能量,在催化剂的作用下可以直接利用太阳光降解水或空气中的有机污染物,还可以光解水制备氢气。因此光催化技术在环境净化和清洁能源开发方面具有广阔的应用前景。光催化的核心问题就是光催化剂的制取,目前被发现具有光催化活性的物质主要有金属硫化物和金属氧化物等半导体。为了进一步拓展光催化剂的光响应范围以便进一步提高太阳光的光催化效率,开发新型非传统高活性、高能效光催化材料的研究,已成为光催化领域的一个重要方向,其中多元铋金属氧化物材料由于其特有的层状结构和内部电场,能够有效地实现光生电子-空位的分离,从而显示出优异的光催化性能。其中BiOCl由于其合适的禁带宽度在光催化领域备受关注。此外,光催化剂的微观结构、特别尺寸、三维结构、表面形貌、晶面比例、孔道等对材料的催化性能具有极大影响。本文致力于新型BiOCl的室温合成、表征和紫外光降解有机污染物的研究。通过使用不同的工艺参数和合成方法对BiOCl的形貌和结构进行调控,研究其形成机理以及微结构对光催化活性的影响规律等。因此本文的研究课题在国内有较重要的研究意义。本论文的主要研究工作如下:1.室温条件下以氨水和稀硝酸作为pH值的调节剂,以Bi(NO3)3为Bi源,以可溶性氯盐为Cl—源,在不同软模板的调控下合成多级结构的BiOCl。并采用SEM对粉体的形貌进行表征,利用XRD对其物相结构进行分析测定,利用紫外可见分光光度计对不同实验条件下的罗丹明B的降解行为进行测定。结果表明:论文中不同工艺合成的粉体均为单一物相的BiOCl,样品的形貌强烈的依赖于氯盐的种类、软模板的类型、pH值等;所合成的材料在紫外光的照射下均能有效地矿化罗丹明B。2.在微波辅助的条件下,以稀硝酸调节体系的pH值,以Bi(NO3)3为Bi源,以Mg Cl2作为Cl—源,在PEG2000的调控下,在极短的时间下合成了结晶良好的、具有3D分级结构的BiOCl微球。并采用XRD、SEM等技术对所合成的材料的组成、结构和形貌进行了表征,并讨论了其形成机理。在紫外光的照射下,以罗丹明B作为目标模拟降解物研究了所合成材料的光催化活性。结果表明,BiOCl具有良好的紫外光催化催化活性,BiOCl的光催化能力随着浓度的增加出现先增加后降低的现象,1g/L的降解效率最高,同时降解能力与pH值也密切相关,pH值越低降解效率越高。通过以上两种工艺合成的BiOCl材料可以很容易的回收,在多次使用后,其结构和性能基本不变,具有良好的实际应用价值。
[Abstract]:In order to further expand the photoresponse range of BiOCl , it has been found that BiOCl has a wide application prospect in the fields of environmental purification and clean energy . meanwhile , the degradation capacity is closely related to the pH value , the lower the pH value is , the higher the degradation efficiency is . The BiOCl material synthesized by the above two processes can be easily recovered , and the structure and the performance of the BiOCl material can be basically unchanged after multiple use , and the BiOCl material has good practical application value .

【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36

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