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《华侨大学》 2016年
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钙钛矿型光催化材料的制备及性能研究

郑宣清  
【摘要】:光催化技术被誉为21世纪解决能源危机的潜在技术,能够更进一步利用太阳能。钙钛矿具有优异的铁电、压电、光电等性能,应用广泛。NaNbO_3、Bi_2WO_6、SrTiO_3这三种光催化剂具有典型的钙钛矿型结构,拥有良好的光电性能,广受研究。本文主要研究方案是对其进行复合改性,主要研究内容与结果如下:1.一步水热法制备NaNbO_3-Ba_4SrNb_4O_(15)异质结。采用XRD、FE-SEM、BET、UV-VIS等对其进行表征。研究结果表明,NaNbO_3-Ba_4SrNb_4O_(15)异质结中片状的Ba_4SrNb_4O_(15)与颗粒状的NaNbO_3均匀混合,其吸收光范围拓展到可见光区域。其中250℃条件下合成出的样品具有最高的比表面积、光催化活性,以及最窄的禁带间隙Eg(3.02eV)。在以甲醇作为牺牲试剂时,可见光辐照2h光解水产氢量为1.021μmol。2.两步水热法制备Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结。在200℃水热条件下制备出SrTi O_3,并以之为基底,在180℃下二次水热法制备出Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结。采用XRD、FE-SEM、BET、UV-VIS等对其进行表征。研究结果表明,生长在SrTiO_3基底上的片状Bi_2WO_6,其聚合态由玫瑰花状转变为球状。随着SrTiO_3加入量的增多,球状聚合物粒径逐渐减小、数量减少,比表面积增大。Bi_2WO_6-SrTiO_3异质结的吸收光波长范围大于Bi_2WO_6,Eg从2.82eV减小到2.69eV。吸附实验及可见光降解甲基橙实验表明,SrTiO_3与Bi_2WO_6的比例为3:1时,样品具有最强的吸附染料性能;当二者比例为3:5时,球状Bi_2WO_6粒径变小,Bi_2WO_6与SrTiO_3混合的更均匀,催化剂拥有最高的光催化活性。3.Ti~(3+)自掺杂SrTiO_3-x。以TiCl_3、SrCl_2·6H_2O、H_2O_2为反应物,1200℃下煅烧制备出Ti~(3+)自掺杂的SrTiO_3-x。并通过氧化剂H_2O_2的加入量来调节Ti~(3+)的掺杂量。采用XRD、XPS、FE-SEM、BET、UV-UIS等对其进行表征。研究结果表明,Ti~(3+)自掺杂的SrTiO_3-x的晶格结构发生轻微畸变;XPS测试分析表明,催化剂中含有Ti~(3+),并检测出大量氧空位的存在。其吸收光范围拓展到可见光,Eg从3.18eV(纯SrTiO_3)降低至2.88eV(SrTi O_3-x)。可见光降解罗丹明B的实验表明,H_2O_2加入量为10%(与TiCl_3的摩尔当量比)时,样品具有最高的光催化性能。对该样品进行浸渍法负载NiO后,其Eg从2.95eV降低到2.38eV,光催化性能比未负载前提升了3.5倍。
【学位授予单位】:华侨大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O643.36

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