鈦（鉍）氧化物、氧化鋅納米光催化劑的可控制備及光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化材料的微結(jié)構(gòu)及形貌特征與其光催化性能密切相關(guān)。本論文針對常見的TiO2、ZnO以及Bi系光催化劑，通過簡單的合成方法可控制備出異相結(jié)、異質(zhì)結(jié)以及二維納米片三種新型光催化劑，并評價其光催化以及光電化學(xué)催化性能，為新型光催化劑材料的發(fā)展提供新思路。本論文的主要內(nèi)容如下：
　　1.使用溶劑熱法可控地制備出金紅石相、板鈦礦相以及具有同質(zhì)異相結(jié)的TiO2。通過X射線衍射（XRD）和高分辨透射電鏡（HRTEM）的分析了產(chǎn)物的組成和

2、物相。透射電鏡（TEM）分析表明，具有同質(zhì)異相結(jié)的TiO2兼具兩純相的形貌特征。在模擬太陽光下對實(shí)驗產(chǎn)物進(jìn)行了光催化性能評價，結(jié)果表明，具有異相結(jié)的TiO2有更高的光催化降解染料以及光催化制氫性能。利用紫外-可見吸收光譜、XPS價帶譜以及莫特-肖特基曲線（Mott-Schottky）研究了兩相組成的“結(jié)”對光催化性能的影響機(jī)理。實(shí)驗結(jié)果表明，金紅石相和板鈦礦相的協(xié)同作用，有利于光生電子-空穴對有效分離，從而提高了光催化活性。
　　

3、2.二維半導(dǎo)體材料因具有獨(dú)特的納米尺寸厚度和平面結(jié)構(gòu)，往往具有區(qū)別于相應(yīng)塊材的電子結(jié)構(gòu)，從而影響本征性能，對于光電化學(xué)催化或光催化的提高有積極作用。實(shí)驗通過無機(jī)-有機(jī)插層方法制備出夾心層狀結(jié)構(gòu)的ZnO-SDS前驅(qū)體，再經(jīng)過液相超聲剝離得到ZnO超薄納米片。通過X射線衍射表征了所制得產(chǎn)物的物相，利用場發(fā)射掃描電鏡（FE-SEM）、TEM觀察到前驅(qū)體呈層層堆疊狀態(tài)，經(jīng)過液相剝離得到厚度為幾納米的ZnO超薄納米片。使用高分辨透射電鏡和能譜儀（

4、EDS）分析了產(chǎn)物的物相以及元素組成。結(jié)合利用 X射線光電子能譜分析（XPS）、熱重（TG）、傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）等測試手段，對層狀結(jié)構(gòu)的ZnO-SDS前驅(qū)體的生長機(jī)理進(jìn)行了探討。光電化學(xué)催化性能結(jié)果表明，ZnO超薄納米片比前驅(qū)體雜化多層具有更高的光電轉(zhuǎn)化能力。
　　3.通過超聲法在室溫下合成了氧化鉍中空棒，以此為前驅(qū)體加入鈦源，在水熱條件下經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化合成了 Bi2O3/Bi2Ti4O11復(fù)合光催化劑。使用 X射線衍