【摘要】：隨著工業(yè)化和社會(huì)發(fā)展不斷加快,由有機(jī)污染物造成的環(huán)境污染問題已成為世界各國亟待解決的難題。光催化技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)、綠色和高效的水污染處理技術(shù),受到人們的廣泛關(guān)注。近年來,研究者們一直致力于開發(fā)可見光活性的光催化劑,其中,碘化氧鉍(BiOI)因?yàn)槠洫?dú)特的層狀結(jié)構(gòu)、綠色環(huán)保、高光催化性能等特點(diǎn)而被廣泛研究。但是,純的BiOI較低的量子產(chǎn)率和較高的光生電子空穴對(duì)復(fù)合效率限制了其在降解水中有機(jī)物方面的實(shí)際應(yīng)用,因此,本論文將三種半導(dǎo)體材料分別與BiOI進(jìn)行復(fù)合,構(gòu)建了三種p-n異質(zhì)結(jié),并探究了其在可見光照射下對(duì)有機(jī)污染物的光降解性能,工作內(nèi)容如下:1.采用水浴法成功制備了由納米片組裝而成的三維(3D)花型的CdWO_4/BiOI p-n異質(zhì)結(jié),探究了CdWO_4對(duì)復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)和光催化性能的影響。結(jié)果表明,CdWO_4可以改變BiOI的生長方向,而且,這種特殊的3D花型結(jié)構(gòu)可以增加其比表面積。選擇羅丹明B(RhB)作為光催化降解實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)污染物,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與純的BiOI和CdWO_4相比,CdWO_4/BiOI p-n異質(zhì)結(jié)的構(gòu)成能夠很好地提高其光催化活性,光生電子空穴對(duì)得到有效的抑制。2.采用水熱法成功制備了3D花型的CeO_2/BiOI p-n異質(zhì)結(jié),實(shí)驗(yàn)中使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為表面活性劑來控制樣品的形貌,并對(duì)合成的復(fù)合光催化劑進(jìn)行表征。結(jié)果表明,CeO_2成功負(fù)載在BiOI的表面,而且,CeO_2并沒有改變BiOI的形貌。光降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CeO_2/BiOI復(fù)合光催化劑在可見光下對(duì)RhB、甲基橙(MO)具有良好的光催化活性,而對(duì)苯酚的降解效率較低,當(dāng)CeO_2的含量為15%時(shí),復(fù)合材料的光催化活性達(dá)到最大,光催化活性的提高主要?dú)w功于CeO_2和BiOI之間的協(xié)同作用,促進(jìn)了光生電子和空穴的分離。3.采用化學(xué)沉淀法成功制備了三種不同形貌的BiOI,掃描電鏡(SEM)分析結(jié)果表明,溶劑的改變可以控制BiOI的形貌,從而得到具有高比表面積的3D結(jié)構(gòu)的BiOI。為了進(jìn)一步提高BiOI的光催化活性,我們采用微波法成功合成了Bi_2WO_6/BiOI p-n異質(zhì)結(jié),并對(duì)其進(jìn)行表征,結(jié)果表明,在一定條件下,BiOI可以轉(zhuǎn)化成Bi_2WO_6,而且,一定量的Bi_2WO_6的形成大大增加了樣品的比表面積。實(shí)驗(yàn)選取了MO和雙酚A(BPA)作為光催化的目標(biāo)有機(jī)污染物。結(jié)果表明,在三種BiOI中,用乙二醇作為溶劑合成的BiOI-3的光催化活性是最強(qiáng)的,而在制備的所有樣品中,BWOI-3對(duì)MO和BPA的降解能力最強(qiáng)。
【圖文】：

導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的能級(jí)差為禁帶，其大小稱為帶隙能量或禁帶寬度，，通常用 Eg 表示。如圖1.1 所示，當(dāng)照射在半導(dǎo)體材料表面上的光的能量大于或等于其禁帶寬度時(shí)，價(jià)帶上的電子（e-）會(huì)受到激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶上，同時(shí)在價(jià)帶上會(huì)留下相同數(shù)目的光生空穴（h+），光生電子具有很強(qiáng)的還原性，光生空穴具有很強(qiáng)的氧化性，從而形成了具有強(qiáng)氧化還原性質(zhì)的光生電子空穴對(duì)，這些光生電子空穴對(duì)會(huì)轉(zhuǎn)移至光催化劑的表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，達(dá)到降解水中有機(jī)污染物的目的，然而在轉(zhuǎn)移的同時(shí)會(huì)有部分的電子和空穴復(fù)合，進(jìn)而影響半導(dǎo)體光催化劑的催化效率。圖 1.1 半導(dǎo)體材料光催化降解有機(jī)污染物的原理示意圖1.3 鉍系光催化劑研究現(xiàn)狀隨著半導(dǎo)體光催化技術(shù)被人們?nèi)找骊P(guān)注，一些新型的可見光活性的半導(dǎo)體材

由于其在可見光下對(duì)有機(jī)污染物具有高效的降的廣泛關(guān)注。（BiOI）光催化劑構(gòu)= Cl, Br, I）是一種 V-VI-VII 族的 p 型半導(dǎo)體材料和雙鹵素離子 X-交替排列構(gòu)成，屬于四方型氟氯圖 1.2 所示[20]。從圖中可以看出，在[Bi2O2]2+層在該層構(gòu)建了內(nèi)建電場[21]，促進(jìn)了光生電子和光化性能。在 BiOX 中，BiOI 的禁帶寬度最小，約最強(qiáng)[22]，因此，我們針對(duì) BiOI 探究了它的結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.36;TB33

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 陳龍;釩酸鉍基光催化材料的制備及其性能研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2017年

2 王克偉;碘化氧鉍BiOI納米片狀陣列的合成及其應(yīng)用研究[D];華中師范大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 張鑫;鉍系列復(fù)合光催化劑的制備及其性能研究[D];浙江海洋大學(xué);2017年

2 魏珍;BiOBr的摻雜和負(fù)載改性及其光催化性能研究[D];浙江理工大學(xué);2015年

3 向禮;鉍系復(fù)合光催化劑的制備及其性能研究[D];山東大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2623165