鉍基氧化物納米材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、隨著資源的過度開發(fā)利用和環(huán)境污染的加重，人類生活環(huán)境受到嚴(yán)重的破壞，環(huán)境問題成為當(dāng)今世界關(guān)注的主要問題之一。近年來，作為新興的污染治理技術(shù)，光催化在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用日益受到人們的重視。光催化技術(shù)的核心是制備高效的光催化材料。理想的光催化劑應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉、無毒、高活性且能充分吸收太陽光。TiO2是目前被研究和應(yīng)用最多的半導(dǎo)體光催化劑。但是，較高的光生電子與空穴復(fù)合率導(dǎo)致TiO2的光量子效率較低；此外，由于帶隙較寬，其吸收光譜只占太

2、陽光譜中很小的一部分，不能充分利用太陽能。因此，新型光催化劑的研究焦點(diǎn)都放在二元或三元等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氧化物上，人們希望能找到電荷分離效率高，光響應(yīng)范圍較寬，能充分吸收利用太陽光且光催化效率較高的光催化劑。 基于此，本論文主要進(jìn)行鉍基復(fù)合氧化物納米顆粒的制備及光催化性能研究，其主要內(nèi)容包括： 采用化學(xué)溶液分解法制備出Bi2WO6源樣品。XRD結(jié)果表明，在500℃下熱處理的樣品已經(jīng)具有較好的結(jié)晶性，隨著熱處理溫度的升高，樣品的

3、結(jié)晶性沒有明顯改善。源樣品經(jīng)過合適的酸化條件處理，得到了純相的、小尺寸的Bi2WO6納米材料。紫外可見漫反射譜顯示酸化前后樣品均對(duì)可見光具有吸收響應(yīng)。在水溶液懸浮體系中進(jìn)行可見光照射下的染料羅丹明B的光催化降解實(shí)驗(yàn)，表征材料了的光催化性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樣品在可見光照射下對(duì)羅丹名B均具有較好的光催化降解性能。經(jīng)過酸化處理的、納米級(jí)片層狀Bi2WO6樣品的光催化活性比源樣品大大提高。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度對(duì)光催化反應(yīng)的進(jìn)行具有一定影響。溶液的光譜

4、吸收變化規(guī)律顯示在光催化降解反應(yīng)過程中羅丹明B分子的4個(gè)已基逐漸脫去。 采用化學(xué)溶液分解法制備出Bi14W2O27源樣品。XRD結(jié)果表明，500℃下熱處理得到的產(chǎn)物有微量雜相，隨熱處理溫度的升高，樣品的結(jié)晶性沒有明顯改善。源樣品經(jīng)過一定的酸化條件處理，得到了純相的、納米尺寸的Bi14W2O27、Bi2WO6及鎢酸。由SEM照片，經(jīng)過酸化處理的樣品，由燒結(jié)團(tuán)聚的大顆粒變成納米尺寸的片層狀。紫外可見漫反射譜顯示酸化前后樣品均對(duì)可見光

5、具有吸收響應(yīng)。在水溶液懸浮體系中進(jìn)行可見光照射下的染料羅丹明B的光催化降解實(shí)驗(yàn)，表征材料了的光催化性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樣品在可見光照射下均具有良好的光催化活性。經(jīng)過酸化處理的、納米級(jí)片層狀樣品的光催化活性比源樣品大大提高。 采用化學(xué)溶液分解法制備出Bi7Ti4NbO21。XRD結(jié)果表明，500℃下得到的產(chǎn)物只有兩個(gè)小雜峰，提高熱處理溫度到550℃，雜峰消失，得到純相的Bi7Ti4NbO21。經(jīng)過硝酸酸化處理后Bi7Ti4NbO21的衍

6、射峰全部消失，僅出現(xiàn)了Bi7Ti4NbO21的衍射峰，說明經(jīng)過濃硝酸超聲酸化處理，Bi7Ti4NbO21轉(zhuǎn)變?yōu)锽i7Ti4NbO21。熱重分析結(jié)果表明，510℃左右有機(jī)物幾乎完全分解，得到純相的Bi7Ti4NbO21，這與XRD的結(jié)果相吻合。在水溶液懸浮體系中進(jìn)行紫外光照射下的甲基橙的光催化降解實(shí)驗(yàn)，表征材料了的光催化性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樣品在紫外光照射下具有很好的光催化活性，但是其光催化活性劣于P25，認(rèn)為可能是由于P25的粒徑尺寸和分散性

7、都優(yōu)于本論文制備的Bi7Ti4NbO21。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在550℃熱處理的樣品，不僅結(jié)晶性好，其光催化活性也最好。 用酸化鉬酸銨的方法合成了大尺寸的α-MoO3單晶晶片，其平均寬度為：1～2.5mm，厚度為：0.4～2μm，長(zhǎng)度達(dá)到厘米級(jí)。對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，α-MoO3單晶晶片沿(010)面擇優(yōu)生長(zhǎng)。選取幾個(gè)合適的單晶α-MoO3晶片，沿其生長(zhǎng)方向測(cè)量了其沿[001]晶向的電阻率值。分析了α-MoO3單晶晶片的UV-VisDR