發(fā)布時(shí)間：2023-01-13 18:05

　　利用光能驅(qū)動(dòng)的光催化反應(yīng)凈化水質(zhì)以及利用光/電能催化還原氮?dú)庵苽浒保ü痰?已經(jīng)成為一種低能耗、低污染且高效解決環(huán)境污染問(wèn)題的有效方式。設(shè)計(jì)高效的催化劑成為光/電催化反應(yīng)的關(guān)鍵問(wèn)題。作為多元金屬組分的半導(dǎo)體催化劑,釩酸鉍具有晶體、能帶結(jié)構(gòu)獨(dú)特以及化學(xué)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異等特點(diǎn),是目前最被廣泛研究的光催化材料之一。本論文利用靜電紡絲法設(shè)計(jì)具有中空結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)和同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的釩酸鉍及釩酸鉍基復(fù)合物,深入研究其中空結(jié)構(gòu)、能帶錯(cuò)配等對(duì)光催化性能的影響和構(gòu)效關(guān)系。此外,設(shè)計(jì)具有無(wú)定形納米結(jié)構(gòu)的釩酸鉍和氮化碳聚合物,深入研究其缺陷結(jié)構(gòu)對(duì)光催化Cr（VI）還原和電催化固氮性能的影響。通過(guò)使用有機(jī)鹽誘導(dǎo)形成鹽梯度制備介孔BiVO₄納米管,所制備的介孔BiVO₄納米管具有大的比表面積。使用無(wú)機(jī)鹽制備BiVO₄納米纖維,通過(guò)調(diào)控?zé)Y(jié)過(guò)程的升溫速率確定了納米管的形成機(jī)制。改變鹽物料的比例、組成及投放量均可以得到納米管結(jié)構(gòu),表明該鹽梯度機(jī)理具有一定的普適性。具有納米管結(jié)構(gòu)的BiVO₄光吸收能力顯著增強(qiáng),這是由于納米管結(jié)構(gòu)會(huì)使入射光... 

【文章頁(yè)數(shù)】：165 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的與意義
    1.2 光催化反應(yīng)
    1.3 光催化劑的主要分類(lèi)及研究現(xiàn)狀
        1.3.1 金屬氧化物光催化劑
        1.3.2 金屬硫化物光催化劑
        1.3.3 氮化碳聚合物光催化劑
    1.4 釩酸鉍光催化劑及常見(jiàn)的改性研究
        1.4.1 控制BiVO_4 的暴露晶面
        1.4.2 與石墨烯復(fù)合
        1.4.3 納米尺寸化
    1.5 其它的改性方法
        1.5.1 制備一維納米結(jié)構(gòu)
        1.5.2 構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)
        1.5.3 構(gòu)筑同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)
        1.5.4 富鉍策略
        1.5.5 無(wú)定形化
    1.6 電催化固氮
    1.7 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料及方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 主要表征手段
        2.2.1 粉末X射線(xiàn)衍射(XRD)
        2.2.2 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 紫外-可見(jiàn)漫反射光譜(UV–vis DRS)
        2.2.5 拉曼(Raman)光譜
        2.2.6 X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)
        2.2.7 熒光光譜(PL)
        2.2.8 電子順磁共振譜(EPR)
        2.2.9 孔徑分布與比表面積(BET)
        2.2.10 光電化學(xué)性質(zhì)
    2.3 催化性能測(cè)試
        2.3.1 光催化還原Cr(Ⅵ)反應(yīng)
        2.3.2 光催化降解反應(yīng)
        2.3.3 光催化固氮反應(yīng)
        2.3.4 電催化固氮反應(yīng)
第3章 釩酸鉍納米管催化劑的設(shè)計(jì)及光催化性能研究
    3.1 有機(jī)鹽誘導(dǎo)鹽梯度制備BiVO_4 納米管
        3.1.1 BiVO_4 納米管光催化劑形貌和結(jié)構(gòu)分析
        3.1.2 BiVO_4 納米管的形成機(jī)理分析
        3.1.3 BiVO_4 納米管的孔結(jié)構(gòu)與光吸收性質(zhì)分析
        3.1.4 BiVO_4 納米管的光催化活性
        3.1.5 有機(jī)鹽誘導(dǎo)靜電紡絲鹽梯度機(jī)理制備納米管的必要條件
    3.2 本章小結(jié)
第4章 釩酸鉍基納米異質(zhì)結(jié)的設(shè)計(jì)及光催化性能研究
    4.1 Bi_2O_3 量子點(diǎn)表面修飾BiVO_4 納米纖維
        4.1.1 Bi_2O_3 量子點(diǎn)表面修飾BiVO_4 納米纖維的結(jié)構(gòu)和組成分析
        4.1.2 Bi_2O_3 量子點(diǎn)表面修飾BiVO_4 納米纖維的形成機(jī)理分析
        4.1.3 BQDs-BVNFs的光吸收與光催化性能分析
        4.1.4 BQDs-BVNFs的光生載流子的分離和傳輸行為
    4.2 Bi_4V_2O_(11) 納米晶內(nèi)嵌的BiVO_4 納米纖維
        4.2.1 Bi_4V_2O_(11) 納米晶內(nèi)嵌的BiVO_4 納米纖維的結(jié)構(gòu)分析
        4.2.3 Bi_4V_2O_(11) 納米晶內(nèi)嵌的BiVO_4 納米纖維的形貌分析
        4.2.4 Bi_4V_2O_(11) 納米晶內(nèi)嵌的BiVO_4 納米纖維的形成機(jī)理分析
        4.2.5 BiVO_4/Bi_4V_2O_(11) 異質(zhì)結(jié)的光催化性能分析
        4.2.6 BiVO_4/Bi_4V_2O_(11) 異質(zhì)結(jié)的光吸收與光生載流子的分離行為
    4.3 氮化碳聚合物修飾的Bi_4V_2O_(11) 納米纖維
    4.4 本章小結(jié)
第5章 富鉍釩酸鉍基同質(zhì)結(jié)的設(shè)計(jì)及光催化性能研究
    5.1 Bi~(5+)自摻雜Bi_4V_2O_(11) p-n同質(zhì)結(jié)光催化劑
        5.1.1 Bi~(5+)自摻雜Bi_4V_2O_(11) p-n同質(zhì)結(jié)光催化劑的缺陷結(jié)構(gòu)
        5.1.2 Bi~(5+)自摻雜Bi_4V_2O_(11) 光催化劑的形貌與形成機(jī)理
        5.1.3 Bi~(5+)自摻雜Bi_4V_2O_(11) p-n同質(zhì)結(jié)光催化劑的光吸收與孔結(jié)構(gòu)
        5.1.4 Bi~(5+)自摻雜Bi_4V_2O_(11) p-n同質(zhì)結(jié)光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)分析
        5.1.5 Bi~(5+)自摻雜Bi_4V_2O_(11) p-n同質(zhì)結(jié)的載流子分離和傳輸行為分析
        5.1.6 Bi~(5+)自摻雜Bi_4V_2O_(11) p-n同質(zhì)結(jié)的光催化性能分析
    5.2 α-βBi_4V_2O_(11) 相結(jié)光催化劑
        5.2.1 α-βBi_4V_2O_(11) 光催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌
        5.2.2 α-βBi_4V_2O_(11) 相結(jié)的形成機(jī)理
        5.2.3 α-βBi_4V_2O_(11) 相結(jié)的光吸收與載流子分離行為分析
        5.2.4 α-βBi_4V_2O_(11) 相結(jié)的光催化性能分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 含無(wú)定形結(jié)構(gòu)的釩酸鉍異質(zhì)結(jié)與無(wú)定形氮化碳聚合物的設(shè)計(jì)及性能研究
    6.1 含無(wú)定形結(jié)構(gòu)Bi_4V_2O_(11)/CeO2 異質(zhì)結(jié)光催化劑
        6.1.1 含無(wú)定形結(jié)構(gòu)Bi_4V_2O_(11)/CeO2 異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)和組成分析
        6.1.2 含無(wú)定形結(jié)構(gòu)Bi_4V_2O_(11)/CeO2 異質(zhì)結(jié)的形成機(jī)理分析
        6.1.3 含無(wú)定形結(jié)構(gòu)Bi_4V_2O_(11)/CeO2 異質(zhì)結(jié)的缺陷結(jié)構(gòu)分析
        6.1.4 含無(wú)定形結(jié)構(gòu)Bi_4V_2O_(11)/CeO2 異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)分析
        6.1.5 Bi_4V_2O_(11)/CeO2 的光生載流子分離行為分析與光催化性能測(cè)試
        6.1.6 Bi_4V_2O_(11)/CeO2 的電催化固氮性能測(cè)試
    6.2 無(wú)定形氮化碳聚合物光催化劑
        6.2.1 無(wú)定形氮化碳聚合物的制備及結(jié)構(gòu)分析
        6.2.2 無(wú)定形氮化碳聚合物的載流子傳輸與光催化性能測(cè)試
        6.2.3 無(wú)定形氮化碳聚合物的電催化固氮性能測(cè)試
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點(diǎn)
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氮化碳聚合物半導(dǎo)體光催化[J]. 張金水,王博,王心晨.  化學(xué)進(jìn)展. 2014(01)
[2]石墨相氮化碳的化學(xué)合成及應(yīng)用[J]. 張金水,王博,王心晨.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(09)
[3]納米TiO2光催化技術(shù)及其在降解汽車(chē)尾氣中的應(yīng)用[J]. 謝杰光,匡亞川.  材料導(dǎo)報(bào). 2012(15)
[4]中國(guó)的能源與環(huán)境:問(wèn)題及對(duì)策[J]. 王慶一.  能源與環(huán)境. 2005(03)
[5]半導(dǎo)體光催化研究進(jìn)展與展望[J]. 韓世同,習(xí)海玲,史瑞雪,付賢智,王緒緒.  化學(xué)物理學(xué)報(bào). 2003(05)



本文編號(hào)：3730608