氯氧铋基多元光催化材料设计合成及性能研究
发布时间：2020-12-24 10:37
本文研究了系列氯氧铋基光催化材料,从微观形貌、体相结构、界面结构进行设计合成,在提高光催化性能的同时探讨实际应用效果,并且研究了层状晶体结构与光催化性能之间的关系,具体内容如下:（1）为提高BiOCl及其他同族催化剂的光催化性能,同时解决粉末催化剂难以回收等技术问题,利用浸渍法在聚氨酯泡沫负载BiOCl纳米片阵列。对甲基橙、苯酚以及盐酸四环素等污染物的降解与光解水产氢性能良好,并可回收再利用,密度可调节,具有较好的应用前景。（2）为了丰富氯氧铋基材料的结构与提升光催化性能,利用水热法制备出属于四方晶系的低温相CdBiO2Cl。同时,利用一步水热原位合成CdBiO2Cl/BiOCl异质结复合材料,相近层结构形成的原位异质结有利于光生电荷的分离,进一步提高了光催化二氧化碳还原等反应活性。（3）以探究Sillén结构中的活性层对光催化性能影响为目的,对比研究CaBiO2Cl、SrBiO2Cl、BaBiO2Cl三种材料。通过结构讨论与理论计算证实,[CaBiO2]...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光催化原理示意图。
(2)在CO2光还原过程中,CO2还原为CO2·-的单电子反应相对于标准氢电极(NHE)所需还原电位为-1.9V[32-34],对于很多光催化材料都难以实现,相比之下CO2的多电子还原反应更易实现。图1-2列出了常见光催化材料的能带位置和不同CO2还原产物的标准还原电位。由于CO2的光还原产物众多,实现特定产物的高选择性也是研究难点,其受到光催化材料表面结构、还原电位、反应条件等多方面的影响[35-37]。(II)光催化CO2还原的动力学挑战
上述的诸多难题都可以通过材料结构设计解决。通过形貌结构和体相结构设计可以改善材料能带结构,促进光吸收或者电荷分离效率从而提升CO2还原活性[44-45]。表面结构设计,则在提升光催化活性的同时,也可以提高产物选择性。比如,表面上的酸碱改性,或者有机小分子改性会影响特定中间产物的脱附过程,使得最终产物的选择性发生改变[46-47]。类似的,在表面上沉积不同类型或尺寸的金属助催化剂也会影响产物选择性[48-50]。因此,材料结构设计的目标是提高CO2光还原的转化效率并同时控制产品的选择性。图1-3展示了光催化CO2还原材料的发展历程,标注了关键材料和重要结构设计方法出现的时间节点。在新材料和材料结构设计的发展路程中,可以看出材料种类和结构设计策略逐渐变得越来越丰富。从1978年第一例P型GaP光阳极材料被报道开始,最初的每个10年里仅能发现少量新材料,设计策略也相对贫乏。从2009年开始几乎每年都有新体系被提出,既包括新材料不断被发现,如金属氧化物、硫化物、氮氧化物等;也包括针对它们进行各种结构设计,像量子点、纳米棒、纳米片、异质结等设计策略逐渐被使用,光催化材料及结构设计策略的蓬勃发展使得CO2反应的转化率和产物的选择性同时得到了提高。1.2.2.2 光催化水分解
【参考文献】：
期刊论文
[1]钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜的制备及其光催化还原性能[J]. 王世琦,霍文燚,徐正超,张旭海,周雪峰,方峰. 材料研究学报. 2020(03)
[2]g-C3N4/Ag/TiO2复合材料的构筑及其光催化性能（英文）[J]. 李平,张孝贤,斯颖,梁婷婷,刘欢,邱灵芳,段舒祺,多树旺,陈忠. 无机化学学报. 2020(03)
[3]纳米结构WO3/TiO2复合薄膜的制备及应用进展[J]. 黄奕博,王美涵,文哲,马佳玉,张钧,侯朝霞. 人工晶体学报. 2020(01)
[4]氧化石墨烯改性沥青性能评价及其OGFC混合料路用性能[J]. 刘克非,朱俊材,张雪飞,李泉,吴超凡. 长安大学学报(自然科学版). 2020(01)
[5]氧化石墨烯复合二氧化钛光催化剂的制备及模拟染料废水处理[J]. 李丹丹,姚广铮,梁桂琰,荣旭发,薛若雨,付忠田. 材料工程. 2019(12)
[6]高管个人品行与上市公司信息披露违规行为研究[J]. 刘岚欣,张巧良. 科技促进发展. 2019(09)
[7]整体式光催化材料的制备及应用研究进展[J]. 张瑞阳,李成金,张艾丽,周莹. 材料导报. 2020(03)
[8]可见光水全分解材料的研究进展[J]. 杨甲,孙晓瑞,曾婷,胡义兰. 化学试剂. 2019(07)
[9]废弃生物质水热炭化技术及其产物在废水处理中的应用进展[J]. 刘亦陶,魏佳,李军. 化学与生物工程. 2019(01)
[10]石墨相氮化碳基复合光催化剂的研究进展[J]. 李娟,赵丹,马占强. 人工晶体学报. 2018(07)
博士论文
[1]几种铋系半导体微纳米结构的合成及光催化性能研究[D]. 胡胜鹏.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2935503
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光催化原理示意图。
(2)在CO2光还原过程中,CO2还原为CO2·-的单电子反应相对于标准氢电极(NHE)所需还原电位为-1.9V[32-34],对于很多光催化材料都难以实现,相比之下CO2的多电子还原反应更易实现。图1-2列出了常见光催化材料的能带位置和不同CO2还原产物的标准还原电位。由于CO2的光还原产物众多,实现特定产物的高选择性也是研究难点,其受到光催化材料表面结构、还原电位、反应条件等多方面的影响[35-37]。(II)光催化CO2还原的动力学挑战
上述的诸多难题都可以通过材料结构设计解决。通过形貌结构和体相结构设计可以改善材料能带结构,促进光吸收或者电荷分离效率从而提升CO2还原活性[44-45]。表面结构设计,则在提升光催化活性的同时,也可以提高产物选择性。比如,表面上的酸碱改性,或者有机小分子改性会影响特定中间产物的脱附过程,使得最终产物的选择性发生改变[46-47]。类似的,在表面上沉积不同类型或尺寸的金属助催化剂也会影响产物选择性[48-50]。因此,材料结构设计的目标是提高CO2光还原的转化效率并同时控制产品的选择性。图1-3展示了光催化CO2还原材料的发展历程,标注了关键材料和重要结构设计方法出现的时间节点。在新材料和材料结构设计的发展路程中,可以看出材料种类和结构设计策略逐渐变得越来越丰富。从1978年第一例P型GaP光阳极材料被报道开始,最初的每个10年里仅能发现少量新材料,设计策略也相对贫乏。从2009年开始几乎每年都有新体系被提出,既包括新材料不断被发现,如金属氧化物、硫化物、氮氧化物等;也包括针对它们进行各种结构设计,像量子点、纳米棒、纳米片、异质结等设计策略逐渐被使用,光催化材料及结构设计策略的蓬勃发展使得CO2反应的转化率和产物的选择性同时得到了提高。1.2.2.2 光催化水分解
【参考文献】：
期刊论文
[1]钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜的制备及其光催化还原性能[J]. 王世琦,霍文燚,徐正超,张旭海,周雪峰,方峰. 材料研究学报. 2020(03)
[2]g-C3N4/Ag/TiO2复合材料的构筑及其光催化性能（英文）[J]. 李平,张孝贤,斯颖,梁婷婷,刘欢,邱灵芳,段舒祺,多树旺,陈忠. 无机化学学报. 2020(03)
[3]纳米结构WO3/TiO2复合薄膜的制备及应用进展[J]. 黄奕博,王美涵,文哲,马佳玉,张钧,侯朝霞. 人工晶体学报. 2020(01)
[4]氧化石墨烯改性沥青性能评价及其OGFC混合料路用性能[J]. 刘克非,朱俊材,张雪飞,李泉,吴超凡. 长安大学学报(自然科学版). 2020(01)
[5]氧化石墨烯复合二氧化钛光催化剂的制备及模拟染料废水处理[J]. 李丹丹,姚广铮,梁桂琰,荣旭发,薛若雨,付忠田. 材料工程. 2019(12)
[6]高管个人品行与上市公司信息披露违规行为研究[J]. 刘岚欣,张巧良. 科技促进发展. 2019(09)
[7]整体式光催化材料的制备及应用研究进展[J]. 张瑞阳,李成金,张艾丽,周莹. 材料导报. 2020(03)
[8]可见光水全分解材料的研究进展[J]. 杨甲,孙晓瑞,曾婷,胡义兰. 化学试剂. 2019(07)
[9]废弃生物质水热炭化技术及其产物在废水处理中的应用进展[J]. 刘亦陶,魏佳,李军. 化学与生物工程. 2019(01)
[10]石墨相氮化碳基复合光催化剂的研究进展[J]. 李娟,赵丹,马占强. 人工晶体学报. 2018(07)
博士论文
[1]几种铋系半导体微纳米结构的合成及光催化性能研究[D]. 胡胜鹏.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2935503
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/2935503.html
