含铋新型材料制备及其光催化应用研究.pdf

摘要能源短缺和环境污染是当前人类面临的重大挑战,利用太阳能来解决全球性的能源和环境问题越来越受到人们的重视。光催化可以将低密度的太阳光能转化为高密度的化学能、电能,并可以直接利用太阳光降解和矿化水和空气中的各种污染物,因而在环境净化和新能源开发方面具有巨大潜力。光催化的核心是光催化剂。目前文献所报道的光催化剂中,铋系光催化剂以其独特的电子结构、优良的可见光吸收能力和很高的有机物降解能力引起了研究者们的极大兴趣。基于铋系半导体光催化剂的优点,本文制备了三种含铋复合光催化材料、.盉运芤盒√逑抵械湫腿玖罗丹明甲基橙、结晶紫慕到馔焉ǚ从ξDP头从ρ芯苛似涔獯呋钚裕疾炝酥票和反应条件对其光催化性能的影响。采用等技术对光催化剂进行表征,并对催化剂结构与其光催化性能之间的构效关系进行关联。采用溶剂热法制备了系列甅复合光催化剂。以波长大于的可见光降解罗丹明DP头从Γ峁砻鳎鳖槊灸Χ任:晶化的籑光催化性能最佳。由于载流子的复合受到抑制,与纯组分相比,甅复合材料对罗丹明慕到庀允玖烁叩幕钚浴T谘嗡岬男饔孟拢甅光降解罗丹明男氏灾岣摺U饪赡苁怯捎谘嗡岬募尤朐黾恿寺丹明诖呋帘砻娴奈剑丛黾恿舜呋帘砻娴娜玖吓ǘ龋佣构饨到馑率大大提高。采用溶剂热法制备了..复合氧化物光催化剂。..样品由薄片紧密堆叠而成的球形颗粒组成,颗粒尺寸范围为¨瓹瓼,对甲基橙的光催化降解性能与反应条件、甲基橙初始浓度、催化剂投加量和用量有关。对甲基橙的降解有良好的促进作用。反应速率常数随甲基橙初始浓度的增大而降低。催化剂的最佳投加量为琀罴延昧课.。...9獯呋降解甲基橙的脱色反应为表观一级反应,可用瓾动力学方程描述。采用赖氨酸辅助水热法制备了具有规则形貌和狭窄带隙的高效单斜催化剂。以可见光障陆峋ё先玖系慕到馔焉DP头从ζ兰燮涔催化活性。结果表明,当赖氨酸的前驱体溶液水热处理彼票傅獯呋阅茏罴选图表明帕N4兄本段“蛱宓姆湮状结构。.,
活性更高。光吸收能力和光催化活性的提高可能与其带有光滑微球的蜂窝状结构有关。关键词:甅;瓼春涎趸铮籅;罗丹明患谆龋唤峋ё希光催化含铋新型材料的制备及其催化应用研究
”羇斗甀,琣,琣琩騦,琫瓵甤仔猚、Ⅳ,,瑃,.二..甌,...“,.
锄,..~鐂甌印疢;——.畂,狧.,’;籖畆。;;
第绪论只能吸收波长小于┑淖贤夤猓⑶壹し⒉。,利用太阳能来解决全球性的能源和环境问题越来越受到人们的重视。光催化可以将低密度的太阳光能转化为高密度的化学能、电能,并可以直接利用太阳光降解和矿化水和空气中的各种污染物,因而在环境净化和新能源开发方面具有巨大潜力。所谓光催化反应,就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射,受激产生分子激发态,然后发生化学反应生成新的物质,或者变成引发热反应的中间产物。光化学反应的活化能来源于光子能量,利用太阳能的光电转化和光化学转化一直是十分活跃的研究领域。年,虷在杂志上发表以为光阳极进行紫外光光照分解难芯柯畚腫浚1倭硕嘞喙獯呋踊⊙芯康接τ醚芯康男时代。自此以后,人们对光催化领域进行了广泛的研究。因为具有催化活性高、热稳定性好、价格便宜、无毒无害等优良特性,早期的研究主要集中在。但禁带宽度为电子与空穴非常容易复合,使得光量子效率很低。因此,当前的研究工作主要集中在对改性和开发新型可见光催化材料两个方向。半导体光催化剂大多是硫族化合物半导体鼻耙訲褂米罟惴,都具有区别于金属或绝缘体的能带结构,一般由填满电子的低能价带,钩桑鄞偷即浯嬖诮光照射半导体时,价带上的电子’突岜患し⒃厩ㄖ恋即痹诩鄞喜相应的空穴,并在电场作用下分离、迁移到粒子表面。光致空穴有很强的得电子能力,具有强氧化性,可夺取半导体颗粒表面被吸附物质或溶剂中的电子,使原本不吸收光的物质活化氧化;而光生电子具有很好的还原性,电子受体通过接受光生电子而被还原。图为半导体体相与表面光物理和光化学过程。,,硕十学位论文,
.獯呋钚缘挠跋煲蛩迁移到表面的光生电子和空穴既能参与光催化反应,同时也存在着电子与空穴复合的可能性。如果没有适当的电子和空穴俘获剂,储备的光能在几个毫秒内就会通过光致电子和空穴的复合,以热的形式释放,或释放出光子,以发射荧光的方式消耗掉;当表面有适当的俘获剂缱邮芴錙。和电子供体或表面空位来俘获电子或空穴时,复合就会受到抑制,光致电子和空穴有效分离,将吸收的光能转换为化学能,参与还原和氧化吸附在表面上的物质。因此,通过修饰改性技术促进光生电子的转移、降低载流子的复合率,是提高催化剂量子效率吸收庾臃从ξ镒