含缺陷BiSbO 4 光催化降解典型空气污染物的性能和反应机理研究
发布时间：2021-10-11 02:48
随着经济与工业水平的快速发展,大气污染问题已经成为全球人民共同关注的热门话题。VOCs及NOX作为典型的空气污染物被肆意地排放,这引起一系列环境问题。近年来,光催化技术作为一种经济、可持续能源驱动的绿色环保科技,可实现在温和条件下将NOX及VOCs转化为无毒无害物质。因此,为了推动光催化氧化技术在实际工业中的应用,要选用光催化性能优异的光催化材料,而且还应具备性能稳定、成本低、廉价易制备等特性。近来,一系列新型宽带隙p区金属氧化物光催化剂在苯系物的降解中展现出良好的性能及稳定性为人们所关注。其中,BiSbO4因对有机污染物有良好的降解活性而成为一种潜在的光催化剂。但由于该催化剂带隙较宽,仅能在紫外光下激发,这大大被限制了其应用。为了推动BiSbO4作为半导体光催化剂的应用进一步发展,我们对BiSbO4材料进行改性,使其具有高效可见光催化性能。借鉴对宽带隙半导体光催化剂改性的方法,我们采用构建缺陷能级的方法,促进光生载流子的分离,拓宽光响应范围,实现优异的可见光催化性能。但缺陷光...
【文章来源】：重庆工商大学重庆市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化原理示意图[23]
重庆工商大学硕士学位论文6图1.2贵金属等离子纳米材料负载金属氧化物光催化机理图[46]Figure1.2Photocatalyticmechanismofmetaloxidessupportedbynoblemetalplasmananomaterials.1.3.2.2含金属半导体光催化剂金属半导体光催化剂主要包含金属氧化物（如C/N掺杂TiO2、SnO2/ZnO、Ce3+掺杂ZnO复合物等）[47-49]，金属硫化物（CdS、ZnS、Bi2S3、MoS2）[50,51]，含金属盐类（含缺陷BiPO4、BiVO4、Ru掺杂K4Nb6O17）[52-54]，金属卤化物或卤氧化物（AgX、BiOX）[55,56]等。这些材料一定程度上提高了对光的吸收能力，但是含有贵金属的材料价格昂贵，而且很多材料对光有腐蚀性，因此很少投放在市场大规模使用。1.3.2.3无金属半导体光催化剂从经济角度出发，与金属半导体材料相比，无金属半导体光催化剂成本低、来源广，更适用于大规模开发。因此，无金属半导体光催化剂越来越受到人们的青睐，成为研究热点。2009年，王心晨和KazunariDomen课题组第一次提出通过g-C3N4来利用可见光光子能量还原水得到氢气[57]。g-C3N4呈现出类似于石墨的二维层状结构。g-C3N4的石墨状片层存在两种结构，一种是由二维C3N3环（三嗪环）构成，另一种则是由C6N7环（三-S-三嗪环）构成，环与环之间均通过N原子相连拓展成无限延展的平面。根据环的差异，这两种构造单元不同的g-C3N4被称为同素异形体结构，并且后者更为稳定，如下图（图1.3）。g-C3N4的价带顶电位满足氧化水制氧的电位要求，导带底电位满足还原水制氢的电位要求，因为这独特能带结构，常常被应用于光催化制氢制氧[58,59]。
第一章绪论7图1.3g-C3N4存在的两种结构：三嗪环（a）和三-S-三嗪环（b）[60]Figure1.3Structurediagramofg-C3N4basedon1-3-s-triazines(a)andtris-s-triazines(b).1.4光催化剂的改性方法为了解决传统光催化剂带隙宽，量子转换效率低，从而影响光催化效率这一问题，国内外学者围绕拓宽光催化剂光响应范围、促进电子空穴分离等开展了一系列研究工作（如异质结构建、元素掺杂、贵金属沉积、缺陷调控等）来提高光催化性能。1.4.1异质结构建将宽窄带隙催化剂构建p-n或Z型异质结可以调控能带结构，促进光生电子与空穴的分离、迁移与转化。Wang等人[61]将绝缘体SrCO3与BiOI构建的SrCO3-BiOI核壳结构在400-600nm显示出了增强的可见光吸收能力以及NOx高效净化效率。n型SrCO3的O2p轨道和p型BiOI的Bi6p轨道之间的共价相互作用力为SrCO3与BiOI之间提供了一个电子转移通道，使光敏材料的激发电子跃迁到绝缘体的导带上（机理图如1.4）；Wang等人[62]在In2O3微管内外表面均生长ZnIn2S4纳米片，合理设计和构建夹层状ZnIn2S4-In2O3分层管状异质结构作为高效CO2光还原的光催化剂。这独特的设计将In2O3和ZnIn2S4集成到具有双异质结壳和超薄二维纳米片亚基的分层一维（1D）开放结构中，促进了光生电荷的分离，为CO2的吸附活化提供了更大比的比表面积与活性位点；g-C3N4也是一种具有可
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮氧化物对环境的危害及污染控制技术[J]. 李国亮. 山西化工. 2019(05)
[2]人工氧缺陷对提高Bi2O2CO3纳米片光催化活性和选择性的关键作用（英文）[J]. 刘红婧,陈鹏,袁小亚,张育新,黄洪伟,王里奥,董帆. 催化学报. 2019(05)
[3]有机废气治理行业2017年发展综述[J]. 栾志强,王喜芹,郝郑平,李京芬. 中国环保产业. 2018(06)
[4]等离子体光催化剂在有机合成中的应用研究进展[J]. 王春,高书涛,周欣,吴秋华,教彩娜,王志. 有机化学. 2014(11)
[5]铋系半导体光催化剂的光催化性能调控[J]. 段芳,张琴,魏取福,施冬健,陈明清. 化学进展. 2014(01)
[6]芳烃污染空气光催化净化材料研究进展与展望[J]. 陈旬,王绪绪,付贤智. 中国材料进展. 2010(01)
[7]新型光催化材料探索和研究进展[J]. 闫世成,罗文俊,李朝升,邹志刚. 中国材料进展. 2010(01)
硕士论文
[1]光催化净化VOCs的中试装置研发及影响因素研究[D]. 王洋.哈尔滨工业大学 2018
[2]管式生物过滤器处理乙苯废气的性能研究[D]. 徐超.湖南大学 2013
本文编号：3429640
【文章来源】：重庆工商大学重庆市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化原理示意图[23]
重庆工商大学硕士学位论文6图1.2贵金属等离子纳米材料负载金属氧化物光催化机理图[46]Figure1.2Photocatalyticmechanismofmetaloxidessupportedbynoblemetalplasmananomaterials.1.3.2.2含金属半导体光催化剂金属半导体光催化剂主要包含金属氧化物（如C/N掺杂TiO2、SnO2/ZnO、Ce3+掺杂ZnO复合物等）[47-49]，金属硫化物（CdS、ZnS、Bi2S3、MoS2）[50,51]，含金属盐类（含缺陷BiPO4、BiVO4、Ru掺杂K4Nb6O17）[52-54]，金属卤化物或卤氧化物（AgX、BiOX）[55,56]等。这些材料一定程度上提高了对光的吸收能力，但是含有贵金属的材料价格昂贵，而且很多材料对光有腐蚀性，因此很少投放在市场大规模使用。1.3.2.3无金属半导体光催化剂从经济角度出发，与金属半导体材料相比，无金属半导体光催化剂成本低、来源广，更适用于大规模开发。因此，无金属半导体光催化剂越来越受到人们的青睐，成为研究热点。2009年，王心晨和KazunariDomen课题组第一次提出通过g-C3N4来利用可见光光子能量还原水得到氢气[57]。g-C3N4呈现出类似于石墨的二维层状结构。g-C3N4的石墨状片层存在两种结构，一种是由二维C3N3环（三嗪环）构成，另一种则是由C6N7环（三-S-三嗪环）构成，环与环之间均通过N原子相连拓展成无限延展的平面。根据环的差异，这两种构造单元不同的g-C3N4被称为同素异形体结构，并且后者更为稳定，如下图（图1.3）。g-C3N4的价带顶电位满足氧化水制氧的电位要求，导带底电位满足还原水制氢的电位要求，因为这独特能带结构，常常被应用于光催化制氢制氧[58,59]。
第一章绪论7图1.3g-C3N4存在的两种结构：三嗪环（a）和三-S-三嗪环（b）[60]Figure1.3Structurediagramofg-C3N4basedon1-3-s-triazines(a)andtris-s-triazines(b).1.4光催化剂的改性方法为了解决传统光催化剂带隙宽，量子转换效率低，从而影响光催化效率这一问题，国内外学者围绕拓宽光催化剂光响应范围、促进电子空穴分离等开展了一系列研究工作（如异质结构建、元素掺杂、贵金属沉积、缺陷调控等）来提高光催化性能。1.4.1异质结构建将宽窄带隙催化剂构建p-n或Z型异质结可以调控能带结构，促进光生电子与空穴的分离、迁移与转化。Wang等人[61]将绝缘体SrCO3与BiOI构建的SrCO3-BiOI核壳结构在400-600nm显示出了增强的可见光吸收能力以及NOx高效净化效率。n型SrCO3的O2p轨道和p型BiOI的Bi6p轨道之间的共价相互作用力为SrCO3与BiOI之间提供了一个电子转移通道，使光敏材料的激发电子跃迁到绝缘体的导带上（机理图如1.4）；Wang等人[62]在In2O3微管内外表面均生长ZnIn2S4纳米片，合理设计和构建夹层状ZnIn2S4-In2O3分层管状异质结构作为高效CO2光还原的光催化剂。这独特的设计将In2O3和ZnIn2S4集成到具有双异质结壳和超薄二维纳米片亚基的分层一维（1D）开放结构中，促进了光生电荷的分离，为CO2的吸附活化提供了更大比的比表面积与活性位点；g-C3N4也是一种具有可
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮氧化物对环境的危害及污染控制技术[J]. 李国亮. 山西化工. 2019(05)
[2]人工氧缺陷对提高Bi2O2CO3纳米片光催化活性和选择性的关键作用（英文）[J]. 刘红婧,陈鹏,袁小亚,张育新,黄洪伟,王里奥,董帆. 催化学报. 2019(05)
[3]有机废气治理行业2017年发展综述[J]. 栾志强,王喜芹,郝郑平,李京芬. 中国环保产业. 2018(06)
[4]等离子体光催化剂在有机合成中的应用研究进展[J]. 王春,高书涛,周欣,吴秋华,教彩娜,王志. 有机化学. 2014(11)
[5]铋系半导体光催化剂的光催化性能调控[J]. 段芳,张琴,魏取福,施冬健,陈明清. 化学进展. 2014(01)
[6]芳烃污染空气光催化净化材料研究进展与展望[J]. 陈旬,王绪绪,付贤智. 中国材料进展. 2010(01)
[7]新型光催化材料探索和研究进展[J]. 闫世成,罗文俊,李朝升,邹志刚. 中国材料进展. 2010(01)
硕士论文
[1]光催化净化VOCs的中试装置研发及影响因素研究[D]. 王洋.哈尔滨工业大学 2018
[2]管式生物过滤器处理乙苯废气的性能研究[D]. 徐超.湖南大学 2013
本文编号：3429640
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3429640.html
