钙钛矿型催化剂光化学活性与其稳定性及与SiO2质材料的复合

论文摘要

本论文研究了钙钛矿型光催化剂在光催化过程中的光催化活性和稳定性的影响因素及影响机理,并尝试制备了固化的可见光响应光催化剂。首先对典型钙钛矿结构BaFeO3-x进行了研究,进而综合研究了（Ba,La）CoO3-x’考察了煅烧温度对其氧空位及钙钛矿结构,进而光催化活性及稳定性造成的影响。采用X-射线衍射研究了其晶体结构和氧空位变化；用XPS表面光电子能谱分析了表面金属离子价态和氧存在状态的变化；分析了钙钛矿结构光催化剂的光催化降解活性及稳定性变化机理。结果表明,随煅烧温度的升高,钙钛矿中氧空位的含量逐渐增加,而导致的它们的光催化活性及稳定性变化规律却不同。由A、B位相互调节而构成的钙钛矿,B位的高价态负面影响着整体钙钛矿结构的光催化活性和稳定性。此外,对由A、B位相互调节而构成的钙钛矿BaFeO3-x，研究了采用柠檬酸溶胶凝胶法合成时,前驱体溶液pH值对钙钛矿结构形成的影响。本文后部分对类钙钛矿Bi2WO6光催化剂进行了与硅胶及硅藻土的复合,制备了可见光响应的高活性易回收光催化剂。研究表明,此复合后的光催化剂,由于载体与光催化剂间的协同效应,光催化效率得到了提高,同时使粉末光催化剂得到了固化,有利于其回收。以上研究成果为深入了解钙钛矿型光催化剂在实际光催化应用中的具体活性及稳定性提供了指导,也为设计高活性易回收可见光响应的稳定光催化剂提供了参考。

论文目录

• 内容提要
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钙钛矿的结构
• 1.2.1 晶体结构
• 1.2.2 钙钛矿的非化学计量
• 1.2.2.1 氧的非化学计量
• 1.2.2.2 阳离子的非化学计量
• 1.2.3 氧的移动性
• 1.2.4 相转变、热稳定性和化学稳定性
• 1.3 光催化
• 1.3.1 光分解水
• 1.3.2 光催化降解染料活性的研究现状
• 1.3.3 钙钛矿型光催化剂的细化、结晶化及形貌
• 1.3.4 光催化剂的负载
• 1.4 光催化剂的两种高效无机载体
• 1.4.1 硅溶胶的简述
• 1.4.2 硅藻土的简述
• 1.5 钙钛矿型复合氧化物的制备方法
• 1.5.1 溶胶凝胶法
• 1.5.2 燃烧合成法
• 1.5.3 水热法
• 1.6 本论文的选题依据、研究内容及新的认识
• 1.6.1 选题依据及研究内容
• 1.6.2 新的认识
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验试剂及设备
• 2.1.1 光催化剂制备的原材料及其它实验试剂
• 2.1.2 无机多孔原材料
• 2.1.3 实验设备及仪器
• 3钙钛矿型光催化剂的制备'>2.2 ABO₃钙钛矿型光催化剂的制备
• 2WO₆光催化剂的制备'>2.3 复合类钙钛矿型Bi₂WO₆光催化剂的制备
• 2.4 染料的选取
• 2质原料吸附性能测试'>2.5 多孔SiO₂质原料吸附性能测试
• 2.6 光催化活性的测试
• 2.7 光催化剂稳定性的测试
• 2.8 测试仪器及测试方法
• 3-x的光化学活性及结构稳定性的影响'>第3章 氧空位变化对氧缺位型BaFeO_3-x的光化学活性及结构稳定性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 结果与讨论
• 3-x的氧空位变化'>3.2.1 钙钛矿型BaFeO_3-x的氧空位变化
• 3.2.1.1 晶相结构分析
• 3.2.1.2 成分分析
• 3.2.1.3 TG/DTA分析
• 3.2.2 表面组分状态分析
• 3-x的光致降解效应的影响'>3.2.3 氧空位变化对BaFeO_3-x的光致降解效应的影响
• 3-x在染料降解中的结构相变的影响'>3.2.4 氧空位变化对BaFeO_3-x在染料降解中的结构相变的影响
• 3-x的光催化活性和结构相变影响的机理'>3.2.5 氧空位变化对BaFeO_3-x的光催化活性和结构相变影响的机理
• 3.2.6 紫外可见漫反射光谱分析
• 3.3 本章小结
• 3-x的光化学活性及其稳定性的影响'>第4章 氧空位变化对氧缺位型BaCoO_3-x的光化学活性及其稳定性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 结果与讨论
• 3-x的氧空位变化'>4.2.1 钙钛矿BaCoO_3-x的氧空位变化
• 4.2.1.1 晶相结构分析
• 4.2.1.2 成分分析
• 4.2.1.3 TG/DTA分析
• 3-x的光催化活性的影响'>4.2.2 氧空位变化对BaCoO_3-x的光催化活性的影响
• 3-x在染料降解中的结构相变的影响'>4.2.3 氧空位变化对BaCoO_3-x在染料降解中的结构相变的影响
• 3-x的光催化活性和结构相变的影响机理'>4.2.4 氧空位变化对BaCoO_3-x的光催化活性和结构相变的影响机理
• 4.2.5 紫外可见漫反射光谱分析
• 4.3 本章小结
• 3-x（x=0～0.075）的结构、染料降解活性和稳定性'>第5章 钙钛矿型LaCoO_3-x（x=0～0.075）的结构、染料降解活性和稳定性
• 5.1 引言
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 样品表征
• 5.2.2 样品的染料降解活性分析
• 5.2.3 样品对染料降解的活性机制分析
• 5.2.4 样品表面组分状态分析
• 5.2.5 样品的光学性能分析
• 3-x的稳定性分析'>5.2.6 染料降解过程中LaCoO_3-x的稳定性分析
• 5.3 本章小结
• 3-x时其结构形成的影响'>第6章 pH值对柠檬酸溶胶凝胶法合成BaFeO_3-x时其结构形成的影响
• 6.1 引言
• 3-x样品的制备'>6.2 BaFeO_3-x样品的制备
• 6.3 结果与讨论
• 3-x结构形成的影响'>6.3.1 pH值对钙钛矿BaFeO_3-x结构形成的影响
• 3-x的前驱体相转变温度的影响'>6.3.2 pH值对BaFeO_3-x的前驱体相转变温度的影响
• 3-x结构形成的影响机制'>6.3.3 pH值对螯合反应进而对BaFeO_3-x结构形成的影响机制
• 2O₄的结构形成的影响'>6.3.4 pH值对尖晶石型BaFe₂O₄的结构形成的影响
• 6.4 本章小结
• 2WO₆/硅胶复合物的制备、表征及光催化活性'>第7章 Bi₂WO₆/硅胶复合物的制备、表征及光催化活性
• 7.1 引言
• 7.2 结果与讨论
• 2WO₆纯相最佳合成条件的选取'>7.2.1 Bi₂WO₆纯相最佳合成条件的选取
• 2WO₆的结构表征'>7.2.2 硅胶复合Bi₂WO₆的结构表征
• 2WO₆的颗粒形貌分析'>7.2.3 硅胶复合Bi₂WO₆的颗粒形貌分析
• 2WO₆的表面组分状态分析'>7.2.4 硅胶复合Bi₂WO₆的表面组分状态分析
• 2WO₆的光催化活性分析'>7.2.5 硅胶复合Bi₂WO₆的光催化活性分析
• 2WO₆的紫外可见漫反射光谱分析'>7.2.6 硅胶复合Bi₂WO₆的紫外可见漫反射光谱分析
• 2WO₆的稳定性分析'>7.2.7 硅胶复合Bi₂WO₆的稳定性分析
• 2WO₆的光催化活性改善机制分析'>7.2.8 硅胶复合Bi₂WO₆的光催化活性改善机制分析
• 7.3 本章小结
• 2WO₆/硅藻土复合物的制备、表征及光催化活性'>第8章 Bi₂WO₆/硅藻土复合物的制备、表征及光催化活性
• 8.1 引言
• 8.2 结果与讨论
• 8.2.1 结构表征
• 8.2.2 颗粒形貌分析
• 8.2.3 表面组分状态分析
• 8.2.4 光催化活性和稳定性分析
• 8.3 本章小结
• 第9章 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间的主要成果
• 致谢