隨著社會的高速發(fā)展,環(huán)境污染問題和能源短缺問題接踵而至,人們迫切尋求一種既能節(jié)省能源又能夠有效解決環(huán)境污染問題的方法。與傳統(tǒng)的解決環(huán)境污染問題的技術相比,光催化技術是一種借助于自然界中豐富的太陽能來解決污染問題的綠色技術。在眾多光催化劑中,Bi₂WO₆因其光催化效率高,穩(wěn)定性好且無毒的性質引起研究者們的廣泛關注。在本文中以Bi₂WO₆為基礎,研究Bi₂WO₆的半導體負載改性方法對光降解酚類污染物廢水的影響,討論了改性光催化劑對于降解酚類污染物的光催化作用機制。通過構建不同類型的Z型異質結方案達到抑制光催化劑的光生電子和空穴復合的目的,提高催化劑的光催化性能。具體研究內容如下:（1）以Bi₂WO₆為基體,通過水熱法和浸漬煅燒法合成CuO/CNT/Bi₂WO₆,研究CuO和Bi₂WO₆比例不同時對酚的光降解性能的影響,結果得出3%... 

【文章來源】：青島科技大學山東省

【文章頁數】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光催化氧化降解污染物原理圖[17]

虻サ難躉?錚?哂脅闋唇峁埂?i2WO6因合適的能帶結構，良好的光催化活性，高穩(wěn)定性和能吸收部分可見光的能力而成為研究熱點[29]。Bi2WO6是由鈣鈦礦層(WO4)2-夾在兩層氧化鉍層(Bi2O2)2+之間形成的三明治結構。Bi2WO6的導帶由W5d軌道形成，價帶由O2p和Bi6s雜交形成的軌道構成，從Bi2WO6價帶激發(fā)的電子從雜化軌道轉移到W5d的空軌道中[30]。但是，催化劑因存在一些問題限制了它的廣泛應用。這些問題分別為：催化劑光激發(fā)產生的電子和空穴易復合，不能有效的發(fā)揮作用；光響應范圍窄，不能廣泛利用太陽光；催化劑的量子產率低。圖1-2（a）Bi2WO6的晶體結構圖（b）Bi2WO6的能帶結構圖[31]Fig.1-2(a)CrystalstructureofBi2WO6(b)BandstructureofBi2WO6

青島科技大學研究生學位論文9快速的分離[51]。兩種不同的半導體復合構成異質結，異質結的類型可以分為p-n型異質結，n-n型異質結，Z型異質結三種類型。圖1-3光催化劑的p-n異質結電荷傳遞機制[52]Fig.1-3p-nheterojunctionchargetransfermechanismofphotocatalystp-n異質結是由兩種不同的半導體材料構成的。n-n異質結是由同種類型半導體材料組成。構成p-n異質結的兩半導體接觸后由于費米能級不同而產生電荷轉移直至將費米能級拉平形成勢壘，由于能帶在界面上斷續(xù)，勢壘將出現一個尖鋒。n-n異質結兩邊載流子類型相同，電荷移動情況復雜[52]。異質結形成后會在界面處出現能帶的彎曲，發(fā)生導帶和價帶的不連續(xù)。異質結的構成有利于形成寬譜帶，提高了氧化還原能力從而提高光催化效率。異質結可以增加內建電場，提高注入效率。Meng等人[53]通過簡單的兩步法合成CuO/Bi2WO6復合光催化劑，CuO/Bi2WO6復合材料對RhB光降解的催化活性比純Bi2WO6和CuO高2倍[26]，增強的光催化性能主要歸因于p-CuO和n-Bi2WO6異質結界面處光響應的改善以及光生電子和空穴的有效分離。Zhang等人[54]采用一鍋水熱法合成二維板上Bi2MoO6/Bi2WO6異質結，結果表明半導體組合的光催化性能遠高于單個組分的光催化活性。這種優(yōu)異的光催化活性不僅可以用于環(huán)境修復，還可用于水分解和光電化學電池。Zhu等人[55]發(fā)現Bi2WO6/BiOCl異質結具有較高的光催化活性和光電流特性，在光催化過程中，有效的電荷（空穴）通過界面實現向鎢酸鹽和氯化物的兩側轉移，導致更高的電子空穴分離以及光催化活性的增強。BiOCl-Bi2WO6異質結具有比純Bi2WO6或BiOCl更高的光電流，這歸因于光催化過程中的抑制電子-空穴復合。

【參考文獻】：
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本文編號：3250569