具有可见光应的光催化剂的制备、表征及其光催化性能研究.pdf

摘要当前,对光催化技术的研究主要是将该技术用于开发新能源如分解水产生氢气和氧气,治理环境如分解有机物、回收贵金属以及催化、氧化、分解废水和空气中的有机污染物、扔泻ξ镏剩源锏骄换涂掌哪康摹A硗猓獯化剂还能使微生物、细菌等分解成虷等小分子,从而起到灭菌、除臭、防污、自洁的功效,因此被誉为“光洁净革命”或“自洁效果”。自光催化技术被研究以来,成为研究焦点的二氧化钛以无毒、价廉、稳定等特点而被广泛应用。但二氧化钛导带和价带问的能带隙宽、光谱响应范围窄、对发具有可见光响应的光催化剂,并取得了一定的进展,例如利用改性技术来修饰二氧化钛使其能够被可见光激发,且该改性技术已相对成熟。但目前能完全分解水或者较快的分解污染物的光催化剂屈指可数,因而开发具有可见光响应能力的光催化剂具有非常重要的实际意义。本论文以探索具有可见光响应的光催化剂为研究目标,利用固相法合成了碳氮共掺杂的二氧化钛,同时还结合水热法以及固相法制备了基于铋的多种氧化物,并研究它们在可见光下的光催化活性及稳定性,以及它们的结构与光催化活性的关系。具体内容如下:一、以尿素和T希捎霉滔喾ê铣商肌⒌9膊粼拥亩趸选J验表明尿素与哪Χ任:焉瘴露任℃的条件下制备的碳、氮共掺杂的光催化活性最强,在可见光条件下催化降解靛红的效果最好。结果表明,瓸具有优良的可见光催化活性,但其在光催化反应过程中稳定性较差。而掺杂后的瓸具有更强的可见光催化活性,对包括靛红,亚甲基蓝和罗丹明榷嘀钟谢玖隙季哂辛己玫拇呋到庑阅埽⑶以诠獯呋反应过程中的稳定性大大提高。三、利用水热法合成具有三金红石结构的含五价铋的化合物氐阊芯克窃诠獯呋矫娴挠τ眉霸诖呋从讨械奈榷ㄐ浴发现亚甲基蓝,罗丹明谆纫约暗搴煸诮隙淌奔淠谀鼙徽庑┐呋两到猓且其在光催化反应中具有较强的稳定性。结构分析表明,这两种铋酸盐晶体的可见光的利用率很低,为了最大限度的利用太阳光,研究工作者们开始致力于开二、结合水热法及固相法制备了纯的瓸以及掺杂的狟。实验华东师范人学年硕士学位论文
能带隙较窄,光响应范围较宽,因而可见光催化活性较强。本论文中制备的新型具有可见光响应的半导体光催化材料,具有较强的光催化活性,稳定性较好,并且可以重复利用,尤其是癕,一直作为导电材料被研究,实验表明该类化合物还可应用到光催化方面。关键词:可见光催化剂,二氧化钛,琙,华东师范大学年硕上学位论文
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汪燕硕士学位论文答辩委员会名单姓名职称单位备注单永奎教授华东师范大学主席李强委员杨帆副教授
第一章文献综述光催化技术所谓的光催化技术就是以光作为能源来实现的催化技术,即利用光的能量激发半导体光催化剂内的电子跃迁,。光催化剂技术的研究始于上世纪年代,早在年秒谱鞴庠矗貌煌催化剂如、、冉辛斯獯呋笛椋⑾执呋炼员唤到馕质的催化活性因目标物质的不同活性有所改变【浚庖淮淳偌ù蟮赝贫斯獯呋技术的发展,到了年代尤其是年代,光催化技术的发展又到了一个新的高度。目光催化技术己发展成为一门化学边沿学科。年】等人利用二氧化钛分解水,意味着多相催化新纪元的到来。从此探究二氧化钛的催化原理以及改善二氧化钛的光催化活性引起了化学家、物理学家以及化学工程师们的极大兴趣,他们的研究大都与新能源以及能源的储备有关【。伴随着社会科技迅猛发展的是环境污染和能源危机等全球问题日益严重,探求新能源,治理环境已成为人类热点话题。尤其是环境治理,已成为多相催化技术最活跃的应用。如今,光催化技术的研究已发展成为一门新兴的交叉科学。在环境治理方面,与传统技术相比,光催化技术具有四个显著特征:獯呋窃诔N绿跫陆械摹9獯呋趸稍诔N鲁Q瓜陆掌约土壤中的有机以及无机污染物完全或者部分降解而不产生二次污染;獯呋反应可利用太阳光的能量活化催化剂,推动氧化还原反应的发生;承┕獯化样品具有低毒甚至无毒,稳定,可以重复利用等特点;獯呋哂猩倍尽脱色、除臭等多重功效。基于光催化技术的这些特性,已研制出相应的水质及空气净化器、室内环保材料、食品包装材料等性能优异的产品,显示出巨大的社会光催化机理光催化反应的原理是以半导体的能带理论为基础,即某些半导体材料经一定能量的光的照射,产生自由电子和空穴,他们会使空气中的氧或水中的溶解氧活化,形成·自由基,而·自由基具有极强的氧化性能氧化绝大部分的有机污染和经济效益。华东师范大学年硕十学位论文
物和一些无机污染物,将其最终降解为二氧化碳等小分子,使有毒的污染物经处理变成无毒的或者毒性较小的物质。光催化反应是光化学与催化剂的相互作用的结果,以催化剂的光