本文選題：晶面調控 + 設計與合成��； 參考：《安徽師范大學》2015年碩士論文

【摘要】：環(huán)境問題與能源問題是當今社會面臨的兩大難題,半導體光催化技術在環(huán)境污染控制和新能源開發(fā)領域具有極好的應用前景,而高效、高穩(wěn)定性的半導體光催化劑的開發(fā)則是光催化領域的研究重點。對半導體光催化劑暴露晶面的有效調控是提高其光催化活性的重要途徑。本論文中,我們主要研究了晶面可控的BiOCl納米材料的合成及光催化性能。具體研究內容如下:1.采用水熱法,通過調節(jié)HCl的濃度合成了暴露(001)晶面的Bi OCl納米薄片。隨HCl濃度的增加,暴露(001)晶面的BiOCl納米片的厚度從7 nm逐漸增加到200 nm。HCl濃度為8 mmol/L時得到厚度約為7-15 nm的BiOCl納米薄片。隨著BiOCl納米薄片的厚度逐漸減小,其光催化活性逐漸增強,主要原因是:隨著BiOCl納米片厚度減小,在BiOCl[001]方向自誘導內電場作用下,光生電子或空穴向(001)面擴散的距離變短,從而使光生電子-空穴對的分離與傳遞速率增大;此外,較薄的BiOCl納米片具有較大的比表面積,有利于對羅丹明B分子的吸附,從而增強BiOCl的光敏化作用。2.利用葡萄糖作為結構導向劑,水熱合成一維BiOCl納米材料。這種結構由暴露(001)晶面的BiOCl納米薄片沿著[001]方向自組裝堆積而成,從而導致組裝后的一維BiOCl納米材料暴露(110)晶面。光催化性能研究顯示,催化劑表現出明顯的晶面依賴的光催化活性,(001)晶面的催化活性明顯高于(110)晶面。這項工作為設計合成晶面可控的半導體催化劑提供了一個簡單有效的方法。3.對上文合成的暴露(110)晶面的一維BiOCl納米材料高溫煅燒,得到一維BiOCl/Bi4O5Cl2異質結構。采用XRD、SEM、TEM、TG、XPS和UV-Vis等對產物的組成、結構、形貌及光學性能進行了表征。光催化實驗結果表明,暴露晶面和異質結的形成都對催化活性有重要的影響作用。當復合材料中含有少量或過量的Bi4O5Cl2時,晶面對催化活性的影響強于異質結,而當復合材料中含有適量的Bi4O5Cl2時,異質結對催化活性的影響起主要作用。自由基捕獲實驗表明,BiOCl/Bi4O5Cl2異質結在催化過程中起主要作用的反應活性物種是?O2-和h+。
[Abstract]:Environmental problems and energy problems are two major problems facing the society today. Semiconductor photocatalytic technology has an excellent application prospect in the field of environmental pollution control and new energy development. The development of high stability semiconductor photocatalyst is the focus of photocatalysis. It is an important way to improve the photocatalytic activity of semiconductor photocatalyst by effectively controlling the exposed crystal surface. In this thesis, we mainly studied the synthesis and photocatalytic properties of BiOCl nanomaterials with controllable crystal surface. The specific contents of the study are as follows: 1. Bi OCl nanocrystals with exposed surface were synthesized by hydrothermal method by adjusting the concentration of HCl. With the increase of HCl concentration, the thickness of BiOCl nanocrystals on the exposed surface increased from 7 nm to 8 mmol/L at 200 nm.HCl concentration, and the thickness of BiOCl nanocrystals was about 7-15 nm. With the decrease of the thickness of BiOCl nanocrystals, the photocatalytic activity increases gradually. The main reason is that with the decrease of the thickness of BiOCl nanocrystals, the diffusion distance of photogenerated electrons or holes to the surface of BiOCl [001] becomes shorter under the action of self-induced internal electric field in the direction of BiOCl [001]. Therefore, the separation and transfer rate of photogenerated electron-hole pairs are increased, and the thin BiOCl nanoparticles have a larger specific surface area, which is favorable to the adsorption of Rhodamine B molecules, thus enhancing the Guang Min reaction of BiOCl. 2. One dimensional BiOCl nanomaterials were synthesized by hydrothermal method using glucose as structural guide. The structure is composed of BiOCl nanocrystalline wafers with exposed surface (001) and self-assembled along [001] direction, which leads to the exposure of one-dimensional BiOCl nanomaterials to the crystal plane (110). The photocatalytic properties of the catalyst show that the catalytic activity of the crystal surface is obviously higher than that of the crystal surface. This work provides a simple and effective method for designing and synthesizing semiconductor catalysts with controllable crystal face. One-dimensional BiOCl/Bi4O5Cl2 heterostructures were obtained by calcination of one-dimensional BiOCl nanomaterials with exposed crystal planes above. The composition, structure, morphology and optical properties of the products were characterized by XRDX, SEM, TGX and UV-Vis. The results of photocatalytic experiments show that both the exposed crystal plane and the formation of heterojunction have an important effect on the catalytic activity. When there is a little or too much Bi4O5Cl2 in the composite, the effect of the crystal on the catalytic activity is stronger than that on the heterojunction, but when the composite contains a proper amount of Bi4O5Cl2, the heterogeneity plays a major role in the influence of the catalytic activity. Free radical trapping experiments show that the reactive species of BiOCl-Bi4O5Cl2 heterojunction play a major role in the catalytic process are O _ 2- and h.
【學位授予單位】：安徽師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36;TB383.1

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本文編號：1912777