退火法修复ZnO缺陷及回流法制备钼酸铋的光催化性能研究

发布时间：2017-07-06 10:19

  本文关键词：退火法修复ZnO缺陷及回流法制备钼酸铋的光催化性能研究

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【摘要】：本文利用球磨和退火两种简单方法进行了系统研究,表明晶格缺陷对光催化性能的影响。同时,用沸腾回流方法合成了的不同pH值的钼酸铋光催化剂,表明了不同形貌、结构的钼酸铋与光催化性能的关系,本论文选取ZnO和Bi2MoO6这两种不同类型的光催化剂作为研究对象,系统研究了ZnO晶格缺陷和不同pH值条件下回流法合成的钼酸铋对光催化性能的影响与规律。采用退火方法修复了球磨产生的缺陷型ZnO光催化剂,球磨使Zn O产生了大量缺陷,而退火能修复其中的部分缺陷。通过缺陷结构、种类和数目来调控光催化剂的价带电子态密度分布,影响能带间隙和光生电荷的分离和迁移,进而对光催化活性产生影响。利用多种科研技术揭示了表面缺陷和体相缺陷的结构和性质,揭示了缺陷状态与光电流及光催化降解过程的外在关系以及与光生电荷的分离与迁移的内在规律。当温度350度退火16小时,光催化活动达到最大,这是因为球磨产生的大量体相缺陷和非辐射缺陷导致催化活性的降低,退火方法可以有效修复球磨ZnO样品的部分晶格结构缺陷。利用回流方法在不同的pH值下合成了钼酸铋光催化材料,实验发现100度回流12小时,pH=6时的Bi2MoO6样品对MB的降解效果最好,此时是非常规整的片层结构,而pH=6.5时由于氧化铋颗粒生成,与钼酸铋形成异质结,不利于光催化效果的提高。而碱性条件下形成Bi3.64Mo0.36O6.55相对MB的光催化效率最低。
【关键词】：晶格缺陷 球磨 沸腾回流 退火 光催化
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ135.32;O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 半导体光催化原理9-10
• 1.3 半导体光催化活性的主要影响因素10-12
• 1.3.1 半导体的晶体结构10
• 1.3.2 半导体的能带结构10-11
• 1.3.3 半导体的粒径及比表面积11-12
• 1.4 提高半导体光催化性能的途径12-14
• 1.4.1 金属/非金属元素掺杂12-13
• 1.4.2 贵金属表面沉积13
• 1.4.3 半导体的复合13-14
• 1.4.4 表面氧缺陷的形成14
• 1.5 本论文涉及的几种光催化剂简介14-15
• 1.5.1 简单半导体ZnO14-15
• 1.5.2 可见光型光催化剂Bi_2MoO_615
• 1.6 本研究工作的主要内容及意义15-18
• 第二章 实验部分18-26
• 2.1 实验药品18
• 2.2 实验相关仪器18-19
• 2.3 材料性能表征手段19-23
• 2.3.1 X射线衍射仪（XRD）19
• 2.3.2 紫外-可见漫反射光谱仪（DRS）19
• 2.3.3 透射电子显微镜（TEM）19-20
• 2.3.4 高分辨透射电子显微镜（HRTEM）20
• 2.3.5 场发射扫描电子显微镜（SEM）20
• 2.3.6 拉曼光谱仪（Raman）20
• 2.3.7 傅立叶红外光谱仪（FT-IR）20-21
• 2.3.8 光致发光光谱仪（PL）21
• 2.3.9 电子自旋共振仪（ESR）21
• 2.3.10 光电化学系统21-22
• 2.3.11 光化学反应仪22-23
• 2.4 光催化材料的制备方法简述23
• 2.5 实验数据的处理23-26
• 第三章 缺陷对ZnO光催化活性的影响26-38
• 3.1 引言26-27
• 3.2 实验部分27-28
• 3.2.1 缺陷ZnO光催化剂的制备27
• 3.2.2 光催化活性评价27-28
• 3.3 结果与讨论28-36
• 3.3.1 ZnO、球磨样品与退火样品的形貌与结构28-33
• 3.3.2 ZnO、球磨样品与退火样品的光催化活性及光电流的评价33-35
• 3.3.3 缺陷对ZnO、球磨样品与退火样品光催化活性的影响机理35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 钼酸铋光催化剂的可控合成及性能研究38-48
• 4.1 引言38
• 4.2 实验部分38-39
• 4.2.1 Bi_2MoO_6光催化剂的制备38
• 4.2.2 光降解实验38-39
• 4.3 结果与讨论39-47
• 4.3.1 酸碱度对Bi_2MoO_6光催化剂形貌和结构的影响39-42
• 4.3.2 光学性质和光催化活性42-44
• 4.3.3 钼酸铋样品的光催化机理44-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 结论48-50
• 参考文献50-60
• 致谢60-62
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 满毅;宗瑞隆;朱永法;;Bi_2MoO_6纳米薄膜的制备及其光电性能[J];物理化学学报;2007年11期

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本文编号：525794