半導(dǎo)體光催化技術(shù)是一種綠色環(huán)保且極具前景的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。作為一種新型的窄帶隙半導(dǎo)體材料,Bi2W06因其良好的可見光響應(yīng)和光催化活性而有望應(yīng)用于水中污染物的治理。然而,較高的載流子復(fù)合率和較低的載流子遷移效率嚴(yán)重制約著其實(shí)際應(yīng)用。為此,本文成功改性并制備了幾種具有優(yōu)良可見光響應(yīng)的鉍基光催化材料。通過結(jié)構(gòu)解析以及光催化性能的分析,研究了形成固溶體,形貌優(yōu)化,離子摻雜和構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)對Bi2W06光催化劑活性的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:（1）通過形成固溶體的方法增強(qiáng)Bi2W06的可見光光催化降解性能。采用溶劑熱法制備了 BiOBr納米微球。隨后以BiOBr作為模板,采用離子交換法制備出Bi2MoxW1-xO6固溶體空心微球。結(jié)果表明x=0～0.8范圍內(nèi)Bi2MoxW1-xO6為連續(xù)固溶體,且其結(jié)構(gòu)可歸屬為正交晶系的Bi2W06相。少量Mo元素引入Bi2W06的晶格并替代W位可以有效減小Bi2MoxW1-xO6固溶體的禁帶寬度,增強(qiáng)固溶體的可見光響應(yīng)。而過量Mo元素則會引入晶格畸變導(dǎo)致缺陷增多而使光催化活性降低。在可見光條件下,Bi2Mo0.4W0.6O6樣品對羅丹明B,苯酚和鹽酸四環(huán)素均表... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１半導(dǎo)體光催化的反應(yīng)機(jī)理圖：（１）聲子激發(fā)產(chǎn)生光生載流子；（２）載流子復(fù)合產(chǎn)生熱量；??（３）導(dǎo)帶電子參與的光催化還原反應(yīng)；（４）價帶空穴參與的光催化氧化反應(yīng)；（５）空穴生成的??活性基團(tuán)與污染物的光催化反應(yīng)；（６）導(dǎo)帶電子被半導(dǎo)體表面懸掛鍵捕獲；（７）價帶空穴在??

ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｗｉｔｈ?ａ?ｗｉｄｅ?ｂａｎｄ?ｇａｐ；?（ｂ）?ｔｈｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ－ｍｅｄｉａｔｅｄ?ｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ?ｉｎｉｔｉａｔｅｄ??ｂｙ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ａｄｓｏｒｂｅｄ?ｄｙｅ?ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ?ｔｈａｔ?ｈａｒｖｅｓｔ?ｖｉｓｉｂｌｅ?！ｉｇｈｔ＾３６ｌ??其反應(yīng)機(jī)理如圖１．２ａ所示。以Ｔｉ０２為例，在液相光催化降解中，光生的空??穴既能和水反應(yīng)生成羥基自由基（式１．１），也可以直接氧化染料（式１．２）。??當(dāng)水溶液中有殘留氧或有通入氧氣的情況下，光生電子捕獲氧氣生成超氧自由??基（式１．３）。至此，有機(jī)污染物和氧氣均被活化。隨后的染料與自由基反應(yīng)如??式１．４？１．７所示，這一反應(yīng)通常具有較低的勢壘而易于發(fā)生，最終實(shí)現(xiàn)催化劑對??染料的轉(zhuǎn)化。??Ｈ２０?＋?ｈｖｂ＋—?ＯＨ?＋?Ｈ＋?（１．１）??Ｒ－Ｈ?＋?ｈｖｂ＋?－＞?ＲＨ＋．?＃?Ｒ?＋?Ｈ＋?——?（１．２）??〇２?＋?ｅｃｂ?—?Ｏ２—．?（１．３）??Ｒ－Ｈ＋?ＯＨ－＞Ｒ?＋Ｈ２０?（１．４）??３??

Ｈ－Ｒ＋?ＯＨ?—?ＨＲＯＨ．°＾？Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ?（１．６）??另一種反應(yīng)機(jī)理如圖１．２ｂ所示，在可見光照射下，寬禁帶半導(dǎo)體并不能直??接吸收光，而是由吸附在半導(dǎo)體上的染料充當(dāng)光接收器的作用，將光能吸收到??降解系統(tǒng)中［３７］。隨后，電子從被吸附染料的激發(fā)態(tài)注入到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶，最終??實(shí)現(xiàn)了電子的分離和遷移（式１．７？１．８）。這一過程成功將Ｔｉ０２等寬禁帶半導(dǎo)體??的光響應(yīng)范圍從紫外光區(qū)擴(kuò)展到可見光區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對染料的降解。??Ｄｙｅ?＋?ｈｖ?（ｖｉｓｉｂｌｅ）?—＾?Ｄｙｅ＊?（１．７）??Ｄｙｅ＊?＋?Ｔｉ〇２?—?Ｄｙｅ＋＿?＋?Ｔｉ〇２?（ｅＣｂ＿）?（１．８）??１．２．２氣相光催化降解原理??與液相光催化降解略有不同，氣相的光催化降解反應(yīng)體系較為簡單，副反??應(yīng)少，礦化也比較容易［３８，３９］。目前研究證實(shí)，在以Ｔｉ０２為光催化劑的體系中，??水蒸氣的含量會直接影響光催化的反應(yīng)效率［４（）］。這是由于當(dāng)紫外光照射到半導(dǎo)??體表面時，吸附在半導(dǎo)體表面的水蒸氣會與光生空穴反應(yīng)，生成具有強(qiáng)氧化能??力的羥基自由基，進(jìn)而氧化氣體反應(yīng)物。因此，水蒸氣含量太少會減少羥基自??由基的生成

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3132209