以bi2o3为bi源的铋基光催化剂的低温合成及其性能研究-材料学专业论文.docx

硕士学位论文 以Bi：03为Bi源的铋基光催化剂的低温合成及其性能研究摘要由于半导体光催化材料在解决环境和能源问题具有潜在的应用，因此得到国内外学 者的广泛关注。然而，现有的光催化剂光量子转换效率低和光响应范围较窄等方面的问 题制约该技术的发展。另外，由于目前大部分文献报道的光催化剂的制备都采用水热法， 发展低温下制备光催化剂的技术有利于更好地控制产物的微观结构、节能及大规模工业 生产。本文以Bi203为Bi源，采用低温湿化学法制备了一系列微结构可控的铋基光催化 剂，探讨了其对染料的光催化降解活性。具体内容如下：(1)以Na2Si03和铋的氧化物为原料，在70 oC，NaOH水溶液中制备了立方体和三 角锥形的Bil2Si020(BSO)微晶。发现不同的Bi源都经过Bi203中间体转化成产物。鉴于BSO的低表面积不利于催化应用，以HCl／HAc混合溶液作为刻蚀剂来刻蚀BSO样品，以增加其表面的活性位点，提高其光催化活性。通过改变刻蚀溶液的浓度，得到了表面 粗糙的BSO和由纳米片自组装的蛋挞形BiOCl，在可见光下对罗丹明B(RhB)降解具有 较好的光催化活性。(2)以Bi203与冰醋酸(HAc)为原料，简单快速地合成了单分散的纳米片状和分等级 结构的花状醋酸氧铋(CH3COO(BiO)；BiOAc)晶体。首次研究了BiOAc在紫外光激发下 的光催化性能。另外，BiOAc在热处理条件下可以转化为6．Bi203，且其形貌保持不变。 由于6．Bi203具有合适的带隙，所以在模拟太阳光下，对RhB降解有较好的光催化效果。 (3)以Bi203和KCl／KBr为原料，在HAc溶液中反应几十分钟，制备了纳米片自组装而成的花形BiOCIl嗤Br工(x=O一1)N体溶液。其中，BiOCIo．sBro．5具有较大的比表面积和 相对较低的价带位置，因此在可见光激发下，对RhB降解的光催化活性优于单独的 Bi0Cl和BiOBr及其他组成的固体溶液。关键词：铋基化合物，半导体，吸附，光催化万方数据Abstract 硕士学位论文AbstractThere has been intensive attention in developing semiconductor photocatalytic technology due to its potential applications in solving energy and pollution problems． However,the deficiency of low photon conversion efficiency and narrow band gap for the existing photocatalysts severely hinders their practical application．In addition，the preparation of photocatalysts at low temperature is beneficial to better controlling product microstructure，energy saving and large-scale industrial production because most of the literature havereported that their synthesis were under hydrothermal condition．In this thesis，a series of controllable bismuth-based materials with different morphology have been synthesized via wet chemical methods using Bi203 as the bismuth source at low temperature．Thephotocatalytic activities for pollutant degradation were also discussed．Specific contents are asfollows：(1)Well-crystalline bismuth silicon oxide(Bil2Si020,BSO)samples with a cubic ortriangular pyramidal shape were prepared from the reaction of Na2Si03 and a bismuth OXOcompound in alkaline aqueous solution at 70 oC．All the reaction