本文研究了系列氯氧鉍基光催化材料,從微觀形貌、體相結(jié)構(gòu)、界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)合成,在提高光催化性能的同時(shí)探討實(shí)際應(yīng)用效果,并且研究了層狀晶體結(jié)構(gòu)與光催化性能之間的關(guān)系,具體內(nèi)容如下:（1）為提高BiOCl及其他同族催化劑的光催化性能,同時(shí)解決粉末催化劑難以回收等技術(shù)問題,利用浸漬法在聚氨酯泡沫負(fù)載BiOCl納米片陣列。對(duì)甲基橙、苯酚以及鹽酸四環(huán)素等污染物的降解與光解水產(chǎn)氫性能良好,并可回收再利用,密度可調(diào)節(jié),具有較好的應(yīng)用前景。（2）為了豐富氯氧鉍基材料的結(jié)構(gòu)與提升光催化性能,利用水熱法制備出屬于四方晶系的低溫相CdBiO₂Cl。同時(shí),利用一步水熱原位合成CdBiO₂Cl/BiOCl異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料,相近層結(jié)構(gòu)形成的原位異質(zhì)結(jié)有利于光生電荷的分離,進(jìn)一步提高了光催化二氧化碳還原等反應(yīng)活性。（3）以探究Sillén結(jié)構(gòu)中的活性層對(duì)光催化性能影響為目的,對(duì)比研究CaBiO₂Cl、SrBiO₂Cl、BaBiO₂Cl三種材料。通過結(jié)構(gòu)討論與理論計(jì)算證實(shí),[CaBiO₂]... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

光催化原理示意圖。

(2)在CO2光還原過程中,CO2還原為CO2·-的單電子反應(yīng)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極(NHE)所需還原電位為-1.9V[32-34],對(duì)于很多光催化材料都難以實(shí)現(xiàn),相比之下CO2的多電子還原反應(yīng)更易實(shí)現(xiàn)。圖1-2列出了常見光催化材料的能帶位置和不同CO2還原產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)還原電位。由于CO2的光還原產(chǎn)物眾多,實(shí)現(xiàn)特定產(chǎn)物的高選擇性也是研究難點(diǎn),其受到光催化材料表面結(jié)構(gòu)、還原電位、反應(yīng)條件等多方面的影響[35-37]。(II)光催化CO2還原的動(dòng)力學(xué)挑戰(zhàn)

上述的諸多難題都可以通過材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決。通過形貌結(jié)構(gòu)和體相結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以改善材料能帶結(jié)構(gòu),促進(jìn)光吸收或者電荷分離效率從而提升CO2還原活性[44-45]。表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),則在提升光催化活性的同時(shí),也可以提高產(chǎn)物選擇性。比如,表面上的酸堿改性,或者有機(jī)小分子改性會(huì)影響特定中間產(chǎn)物的脫附過程,使得最終產(chǎn)物的選擇性發(fā)生改變[46-47]。類似的,在表面上沉積不同類型或尺寸的金屬助催化劑也會(huì)影響產(chǎn)物選擇性[48-50]。因此,材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是提高CO2光還原的轉(zhuǎn)化效率并同時(shí)控制產(chǎn)品的選擇性。圖1-3展示了光催化CO2還原材料的發(fā)展歷程,標(biāo)注了關(guān)鍵材料和重要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。在新材料和材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展路程中,可以看出材料種類和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略逐漸變得越來越豐富。從1978年第一例P型GaP光陽極材料被報(bào)道開始,最初的每個(gè)10年里僅能發(fā)現(xiàn)少量新材料,設(shè)計(jì)策略也相對(duì)貧乏。從2009年開始幾乎每年都有新體系被提出,既包括新材料不斷被發(fā)現(xiàn),如金屬氧化物、硫化物、氮氧化物等;也包括針對(duì)它們進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),像量子點(diǎn)、納米棒、納米片、異質(zhì)結(jié)等設(shè)計(jì)策略逐漸被使用,光催化材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略的蓬勃發(fā)展使得CO2反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性同時(shí)得到了提高。1.2.2.2 光催化水分解

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]幾種鉍系半導(dǎo)體微納米結(jié)構(gòu)的合成及光催化性能研究[D]. 胡勝鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：2935503