铋基复合半导体的液相可控制备及光催化性质研究

论文摘要

本论文围绕新型铋基复合材料的制备、表征及其光催化性能等方面展开研究,内容主要包括以下三个部分:（1）通过混合溶剂热路线,在AOT参与下,于160 oC反应18 h成功合成了中空橄榄状的BiVO4。用所得橄榄状BiVO4为前驱体,通过热液刻蚀路线,获得了核壳结构的BiVO4@Bi2O3微米球。利用X-射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、透射电镜（TEM）、BET比表面积、紫外-可见漫反射谱等分析技术对样品进行了详尽表征。系统地研究了表面活性剂、溶剂比例对产物形貌的影响。用不同时段的中间产物的X-射线衍射分析结合扫描电子显微镜像观察研究了中空橄榄状BiVO4微米球的形成过程。光催化实验的结果显示,核壳结构的BiVO4@Bi2O3复合光催化剂比单一的橄榄状BiVO4具有更高的光催化活性。基于理论计算,分析了BiVO4@Bi2O3的光催化活性增强机理。（2）以橄榄状BiVO4为前驱体,硫代乙酰胺为硫源,在水热条件下,通过化学转化路线,合成了Bi2S3/BiVO4复合光催化剂。利用X-射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、紫外-可见漫反射谱、荧光谱、EDX谱等分析技术对样品进行了表征。光催化实验的结果显示,Bi2S3/BiVO4复合光催化剂比单一BiVO4具有更高的光催化活性。当参与反应的BiVO4和硫代乙酰胺的摩尔比为1:0.4时,产物的光催化活性最强。结合理论计算,分析了Bi2S3/BiVO4复合光催化剂的光催化活性增强机理。（3）利用羧基化的碳纳米管为载体,通过水热法制备了Bi2WO6/CNTs复合光催化剂,利用X-射线衍射和场发射扫描电镜对产物进行表征。通过扫描电镜观察,发现反应物的浓度对最终产物的形貌有明显的影响。光催化实验的结果表明Bi2WO6/CNTs复合材料在可见光（λ> 400 nm）照射下对罗丹明B有良好的光催化降解作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半导体光催化机理
• 1.3 半导体光催化剂的改善方法
• 1.3.1 表面光敏化
• 1.3.2 贵金属修饰
• 1.3.3 金属离子掺杂
• 1.3.4 阴离子掺杂
• 1.3.5 半导体复合
• 1.3.6 纳米光催化剂
• 1.4 新型光催化剂的研究进展
• 1.4.1 结构简单的窄带光催化剂
• 3）'>1.4.2 钙钛矿型复合氧化物（ABO₃）
• 1.4.3 钒副族（VB） 复合氧化物
• 1.4.4 铋系光催化剂
• 1.4.4.1 氧化铋光催化剂
• 1.4.4.2 铋的金属复合光催化剂
• 1.4.4.3 铋的非金属复合光催化剂
• 1.5 半导体光催化技术的应用现状
• 1.6 本文研究的主要内容和意义
• 4和n-p 核壳结构的BiVO₄@Bi₂O₃微米球的可控制备和增强的可见光催化活性研究'>第二章 空心橄榄状的BiVO₄和n-p 核壳结构的BiVO₄@Bi₂O₃微米球的可控制备和增强的可见光催化活性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 实验仪器和试剂
• 2.2.1.1 仪器
• 2.2.1.2 实验试剂
• 2.2.2 实验步骤
• 4的合成'>2.2.2.1 中空的橄榄状BiVO₄的合成
• 4@Bi₂O₃的合成'>2.2.2.2 核壳结构的BiVO₄@Bi₂O₃的合成
• 2.2.2.3 光催化实验
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 粉末X-射线衍射分析
• 2.3.2 场发射扫描电镜分析
• 2.3.3 EDX 分析
• 2.3.4 产物形貌的影响因素分析
• 4颗粒的形成机制'>2.3.5 中空橄榄状BiVO₄颗粒的形成机制
• 2.3.6 能带结构的研究
• 2.3.7 光催化性能及机理研究
• 2.3.7.1 光催化性能研究
• 2.3.7.2 光催化机理研究
• 2.4 本章小结
• 2S₃/BiVO₄复合物光催化剂的可控制备和光催化性能研究'>第三章 Bi₂S₃/BiVO₄复合物光催化剂的可控制备和光催化性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验内容
• 3.2.1 实验仪器和试剂
• 3.2.1.1 仪器
• 3.2.1.2 实验试剂
• 3.2.2 实验步骤
• 4的合成'>3.2.2.1 BiVO₄的合成
• 2S₃/BiVO₄复合物光催化剂的合成'>3.2.2.2 Bi₂S₃/BiVO₄复合物光催化剂的合成
• 3.2.2.3 光催化实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 粉末X-射线衍射分析
• 3.3.2 场发射扫描电镜分析
• 3.3.3 EDX 分析
• 3.3.4 紫外-可见漫反射谱分析
• 3.3.5 荧光光谱分析
• 3.3.6 光催化性能及催化机理研究
• 3.3.6.1 光催化性能的研究
• 3.3.6.2 光催化机理的研究
• 3.4 本章小结
• 2WO₆/CNTs 复合材料的液相控制合成及光催化性质研究'>第四章 Bi₂WO₆/CNTs 复合材料的液相控制合成及光催化性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器及试剂
• 4.2.1.1 仪器
• 4.2.1.2 试剂
• 4.2.2 实验步骤
• 4.2.2.1 MWCNTs 的制备
• 4.2.2.2 MWCNTs 的纯化
• 4.2.2.3 MWCNTs 的羧基化
• 2WO₆/CNTs 的制备'>4.2.2.4 Bi₂WO₆/CNTs 的制备
• 2WO₆/CNTs 光催化性质研究'>4.2.2.5 Bi₂WO₆/CNTs 光催化性质研究
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 粉末X-射线衍射分析
• 4.3.2 场发射扫描电镜图分析
• 4.3.3 反应物浓度对产物合成的影响分析
• 4.3.4 光催化性能研究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录