發(fā)布時間：2017-04-19 17:17

  本文關(guān)鍵詞：釩酸鉍光光催化材材料的制制備與性能能調(diào)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球性能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴重，能夠充分利用太陽能制氫或降解污染物的可見光催化材料的制備與研發(fā)，是目前材料學(xué)、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點。釩酸鉍（BiVO_4）作為一種新型可見光響應(yīng)型光催化材料，由于具有能隙窄、可見光催化活性高等優(yōu)點而引起了人們廣泛的關(guān)注。 本文以Bi(NO3)3和NH4VO3為原料，CTAB為表面活性劑，采用水熱法合成了BiVO_4光催化材料，通過對合成的樣品進行XRD、SEM、TEM、UV-VIS和BET等一系列的表征，以及在可見光下光催化降解模擬有機污染物羅丹明B來研究pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、表面活性劑用量對合成BiVO_4的晶型、形貌與粒度的影響，探索材料結(jié)構(gòu)組成-性能的關(guān)系。實驗研究表明，采用水熱合成法，，以CTAB為表面活性劑，反應(yīng)物配比Bi:V:CTAB=1:1:1，水熱溫度110℃、水熱時間24小時的條件下可制備出結(jié)晶良好的具有單斜白鎢礦結(jié)構(gòu)的BiVO_4盤狀多面體顆粒。此條件下制備的樣品具有最優(yōu)的光催化性能，光照20min時降解率可達到90%以上。 此外，鑒于BiVO_4存在光量子利用率低，電子和空穴復(fù)合幾率高，限制BiVO_4光催化材料在光催化領(lǐng)域進一步發(fā)展和應(yīng)用。針對這一問題，本文通過對釩酸鉍光催化材料的能帶和結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合單相釩酸鉍的制備方法，選擇兩種途徑對其進行改性，以期使光催化活性得到進一步提高。一是通過改變反應(yīng)物化學(xué)計量比，制備出光催化性能優(yōu)異的BiVO_4/BiOBr復(fù)合光催化材料，結(jié)果表明，鉍過量10%為最佳化學(xué)計量，此時制備的樣品表現(xiàn)出最佳的光催化性能。光照20min后其對羅丹明B的降解率可達99%。二是以尿素為氮源，通過N的適量原位摻雜制備出摻雜型光催化劑，結(jié)果表明氮的摻入對BiVO_4的光催化活性有明顯的改善，當(dāng)N的最佳名義摻入量為20%，此時制備出的N-BiVO_4光催化劑的光催化活性明顯優(yōu)于相同條件下制備出的純相BiVO_4的光催化活性，高于或低于這一含量均不利于樣品光催化性能的發(fā)揮。分析認為，半導(dǎo)體復(fù)合和離子摻雜可在一定程度上減少電子和空穴的復(fù)合幾率，提高光量子利用效率，從而提高光催化活性。
【關(guān)鍵詞】：釩酸鉍 光催化 摻雜 半導(dǎo)體復(fù)合 改性
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 光催化原理8-9
• 1.2 光催化材料的研究進展9-12
• 1.2.1 TiO2光催化材料的研究進展9
• 1.2.2 釩酸鹽類光催化材料的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 光催化劑的制備方法12-13
• 1.3.1 溶膠凝膠法12
• 1.3.2 沉淀法12-13
• 1.3.4 水熱合成法13
• 1.4 半導(dǎo)體光催化劑的改性13-15
• 1.4.1 半導(dǎo)體復(fù)合13-15
• 1.4.3 金屬或非金屬離子摻雜15
• 1.5 論文的研究目的與意義15-16
• 第2章 實驗材料及表征方法16-24
• 2.1 實驗試劑與儀器16-17
• 2.1.1 實驗試劑16
• 2.1.2 實驗儀器16-17
• 2.2 催化劑的制備17-18
• 2.3 實驗測試與分析18-21
• 2.3.1 粉末 X 射線衍射(XRD)18
• 2.3.2 掃描電鏡(SEM)18
• 2.3.3 透射電鏡(TEM)18-19
• 2.3.4 紫外可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)19
• 2.3.5 吸光度測試19-20
• 2.3.6 紅外光譜(FT-IR)20
• 2.3.7 比表面積測量20-21
• 2.3.8 Kelvin 探針力顯微鏡(KPFM)21
• 2.4 光催化性能的表征21-24
• 2.4.1 羅丹明 B 最大吸收波長的確定21-22
• 2.4.2 產(chǎn)品光催化性能的測試22-24
• 第3章 釩酸鉍光催化材料的制備及表征24-38
• 3.1 釩酸鉍的制備24
• 3.2 pH 值對 BiVO_4光催化性能的影響24-26
• 3.3 水熱溫度對 BiVO_4光催化性能的影響26-28
• 3.4 水熱時間對 BiVO_4光催化性能的影響28-31
• 3.5 表面活性劑對 BiVO_4光催化性能的影響31-32
• 3.6 催化劑的穩(wěn)定性32-33
• 3.7 染料光降解機理探討33-36
• 3.8 本章小結(jié)36-38
• 第4章 BiVO_4/ BiOBr 復(fù)合光催化材料38-50
• 4.1 BiVO_4/ BiOBr 光催化材料的制備38-39
• 4.2 BiVO_4/ BiOBr 復(fù)合光催化材料的結(jié)構(gòu)與形貌39-42
• 4.3 BiVO_4/ BiOBr 的光學(xué)帶隙42-43
• 4.4 BiVO_4/ BiOBr 的能帶結(jié)構(gòu)與電荷分離43-45
• 4.5 BiVO_4/ BiOBr 的光催化性能45-47
• 4.6 BiVO_4/ BiOBr 催化劑的穩(wěn)定性47-48
• 4.7 本章小結(jié)48-50
• 第5章 釩酸鉍光催化材料的摻雜改性50-60
• 5.1 N-BiVO_4光催化材料的制備50-51
• 5.2 N-BiVO_4光催化材料的結(jié)構(gòu)與形貌51-54
• 5.3 N-BiVO_4光催化材料的光學(xué)帶隙54-55
• 5.4 N-BiVO_4光催化材料的光催化性能55-57
• 5.5 催化劑的穩(wěn)定性57-58
• 5.6 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻62-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-70
• 致謝70

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：釩酸鉍光光催化材材料的制制備與性能能調(diào)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：316765