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部分铋系光催化剂的改性、表征以及光催化性能研究

李文婷  
【摘要】:本文主要通过改性手段合成一系列Bi系光催化剂,利用现代表征手段如XRD、EDS、TEN、UV-vis、BET等对产物进行分析,并在实验结果和理论分析的基础上提出了可能的反应机理。采用溶剂热法合成了锌离子掺杂量不同的Zn-BiOCl催化剂,并通过在可见光下降解RhB来探究掺杂改性效果。结果显示,当锌离子掺杂量Rzn/Bi= 0.07时,光催化效果达到最佳,只需要8 min,就可使全部RhB降解完全。这个结果高于目前所有关于BiOCl催化实验的报道。此外,改性后的BiOCl稳定性良好。采用水热法合成金属钡离子掺杂改性的Bi2WO6纳米材料,通过在紫外可见光下降解RhB可知,当RBa/Bi=0.15时,光催化效果最佳,降解效果是纯Bi2WO6的两倍。这个研究为碱土金属应用于光催化技术改性领域提供了一定的理论基础。采用一步溶剂热法合成Cd-Bi2WO6纳米材料,经过改性后的Bi2WO6光催化性能有了显著提高,只需40 min,就可以使全部RhB降解完全,而且Cd-Bi2WO6催化剂在可见光照射下经过5次重复利用后,依旧保持良好的光催化活性。通过简单的离子沉积法合成p-n型纳米复合物BiOBr/ZnWO4,所合成的异质结BiOBr/ZnWO4在可见光下有良好的催化能力,通过在室温下降解RhB溶液可知异质结BiOBr/ZnWO4的催化活性比纯BiOBr和纯ZnWO4的催化活性均要好。通过分析催化机理可知,构建一个p-n型异质结,可以使载流子的迁移率显著提高,为提高催化活性提供了有利条件。此外,通过此实验可证实BiOBr对n-型半导体是一个比较适合的光敏剂。通过沉积法成功的合成了新型的纳米复合材料BiOI/Bi2MoO6,此复合物在可见光的照射下表现出了良好的光催化活性。通过能带结构分析可知Bi2MoO6和BiOI材料之间通过协同合作形成了一个“结”,异质结结构的形成非常有利于光生电子和空穴的分离。通过此次工作可以证实BiOI对Bi2MoO6来说是一个很好的光敏剂。


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