收藏本站
《西南石油大学》 2016年
加入收藏

Pt/BiOCl复合体的构建及其光催化和光热催化性能研究

陈梦露  
【摘要】:BiOCl,作为一种在光催化领域是有着不可估量的潜力的材料,其独特的层间结构赋予了它区别于其他半导体材料的性质。经研究发现不同暴露晶而的BiOCl由于其表而原子结构的不同表现出了不同的催化活性。本论文主要通过水热法合成了暴露品而为(001)品而的BiOCl,并对其表而进行改性同时通过光还原法和浸渍法将Pt负载在BiOCl表而。通过粉末X射线衍射谱(X-Ray Diffraction)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、高分辨透射电镜(High Resolution Transmission Electron Microscopy, HRTEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis Diffuse Reflection Spectroscopy, Uv-vis DRS)、电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance, EPR)等方法对样品的微观形貌、光学性质、品体结构等进行表征。以罗丹明B(C28H31ClN2)3,RhB)、甲基橙(C14H14N3SO3N, MO)以及一氧化氮(NO)为目标降解污染物对BiOCl以及BiOCl/Pt的光催化性能进行了研究,以NO为目标降解污染物对BiOCl以及BiOCl/Pt复合体的光热催化性能进行了初步的探讨,得到了以下结论:1、(001)品而BiOCl在不同光谱下光催化性能研究(1)实验表明,BiOCl在降解MO和NO时在全光谱下的降解效率优于可见光下的降解效率,这与其禁带宽度为3.37 eV是相符的。而在RhB的降解过程中,尽管全光谱的光强(196mW/cm2)要强于可见光(183mW/cm2),但是在可见光下其降解速率更快。在可见光和全光谱下反应速率常数分别为0.034 min-1和0.013 min-1,可以看出可见光为全光谱的3倍。(2)在可见光下,光敏化机理主导了整个降解过程。在全光谱下,BiOCl降解RhB同时存在光敏化和直接降解机理。紫外光不仅直接激发BiOCl产生了光生电子和空穴,同时也诱发BiOCl表而原位生成氧空位。氧空位的形成在导带和价带中间产生了缺陷能级。缺陷能级由于还原能力低于导带无法将吸附氧还原为超氧自由基,因此造成了电子在缺陷能级上的富集,最终缺陷能级上的电子只能湮灭或者与空穴复合。2、表而改性的BiOCl以及BiOCl/Pt光催化降解NO性能研究(1)表而改性后的BiOCl产生了更多的氧空位,不同的改性方法分别得到了了黑色、黄色和灰色的BiOCl,材料的颜色变化证明了其表而产生了不同浓度的氧空位。材料的吸光性有了一定的提高。(2)NO测试结果显示,改性前后的BiOCl催化性能并未太大变化,黑色样品的活性略微降低。这有可能是氧空位的存在虽然可以促使可以吸附更多的气体,但是也成为了载流子的复合中心,从而降低了其催化活性。(3)浸渍法负载Pt之后发现白色、黄色以及灰色BiOCl的光催化活性在可见光和全光谱下均有了明显的提高。这是因为Pt在BiOCl表而可以捕获光生电子抑制载流子复合,同时对NO和O2的吸附有一定的提高。而黑色BiOCl无论是通过光还原法还是浸渍法负载Pt,其光催化活性均降低了。这是因为黑色BiOCl在还原剂和紫外光作用下产生了大量的氧缺陷,在负载Pt的过程中,更多的Pt被吸附到BiOCl表而从而发生了团聚,同时Pt的存在也占据了反应活性位点,因此其活性降低了。3、白色、黑色BiOCl及其BiOCl/Pt光热催化NO性能初步研究(1)对于白色和黑色BiOCl在热场下即使温度增加至200℃也无法氧化NO,在单独的可见光光场作用下也没有活性。而在光热条件下在50℃下就能够进行氧化反应,并且在130℃下氧化活性最高,其活性分别为35%和10%,无失活现象。这说明光的存在确实能够降低热催化反应温度,提高其反应速率。(2)对于负载Pt之后的体系,在光热作用下白色BiOCl/Pt活性仅为10%并且材料迅速失活,而黑色BiOCl/Pt则基本没有活性。其原因是Pt在升温过程中迅速团聚,减少了了反应活性位点。
【关键词】:BiOCl BiOCl/Pt 光催化 氧空位 光热催化
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O643.36
【目录】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-9
  • 第1章 绪论9-21
  • 1.1 引言9
  • 1.2 半导体光催化机理9-10
  • 1.3 光催化材料的研究进展10
  • 1.4 BiOCl光催化半导体的研究进展10-13
  • 1.5 贵金属光催化材料研究进展13-14
  • 1.6 光对热催化的影响以及意义14-19
  • 1.7 本论文研究内容及意义19-21
  • 第2章 (001)晶面BiOCl的光催化性能研究21-37
  • 2.1 前言21
  • 2.2 实验部分21-25
  • 2.2.1 实验药品及仪器21-22
  • 2.2.2 实验过程22-25
  • 2.3 BiOCl样品表征及分析方法25-26
  • 2.3.1 X射线衍射25
  • 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)25-26
  • 2.3.3 顺磁电子共振(EPR)26
  • 2.3.4 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)26
  • 2.4 结果与讨论26-35
  • 2.4.1 BiOCl样品的物相分析与形貌表征26-28
  • 2.4.2 BiOCl的光电特性测试28-30
  • 2.4.3 BiOCl光催化性能测试30-35
  • 2.5 本章小结35-37
  • 第3章 BiOCl/Pt复合体光催化性能研究37-49
  • 3.1 前言37
  • 3.2 实验部分37-39
  • 3.2.1 实验药品及仪器37-38
  • 3.2.2 不同颜色BiOCl的制备38
  • 3.2.3 不同颜色的BiOCl/Pt复合的制备38-39
  • 3.2.4 BiOCl以及BiOCl/Pt的光电实验39
  • 3.2.5 BiOCl以及BiOCl/Pt的氮氧化物降解实验39
  • 3.3 样品表征及分析方法39
  • 3.3.1 X射线衍射(XRD)39
  • 3.3.2 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)39
  • 3.4 结果与讨论39-48
  • 3.4.1 紫外光照射改性BiOCl39-42
  • 3.4.2 浸渍法制备BiOCl/Pt42-46
  • 3.4.3 光还原法制备BiOCl/Pt46-48
  • 3.5 本章小结48-49
  • 第4章 BiOCl/Pt光热催化NO性能研究49-55
  • 4.1 前言49
  • 4.2 实验部分49-51
  • 4.2.1 实验仪器及设备49
  • 4.2.2 样品的制备49-50
  • 4.2.3 光热催化性能测试50-51
  • 4.3 结果与讨论51-54
  • 4.3.1 BiOCl材料的光热催化降解NO性能51-52
  • 4.3.2 BiOCl/Pt材料的光热催化降解NO性能52-54
  • 4.4 本章小结54-55
  • 第5章 结论与展望55-57
  • 5.1 结论55-56
  • 5.2 展望56-57
  • 致谢57-58
  • 参考文献58-62
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果62

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 余长林;陈建钗;操芳芳;李鑫;樊启哲;YU Jimmy;魏龙福;;Pt/BiOCl纳米片的制备、表征及其光催化性能[J];催化学报;2013年02期
2 ;[J];;年期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈梦露;Pt/BiOCl复合体的构建及其光催化和光热催化性能研究[D];西南石油大学;2016年
中国知网广告投放
相关机构
>西南石油大学
相关作者
>陈梦露
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026