Bi2Fe4O9和Bi4Ti3O12纳米颗粒的制备及其光催化性能研究

摘要

进入21世纪后,光催化技术作为一种解决能源和环境问题的理想绿色技术引起了人们的高度重视。本文主要对两种纳米光催化剂Bi2Fe4O9和Bi4Ti3O12展开研究。光催化剂的性能与形貌、尺寸密切相关,尤其是催化剂颗粒处于纳米量级时,催化效率能大大提高。研究内容主要包括以下几个方面:
　　 (1)本文采用聚丙烯酰胺凝胶法成功的制备出高纯的Bi2Fe4O9纳米颗粒,并通过选用不同的络合剂对产物颗粒的粒径加以调控。产物的物相分析表明,以乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸为络合剂,在750℃烧结均能获得高纯的Bi2Fe4O9纳米颗粒。SEM观察显示,EDTA络合所得样品的颗粒尺寸明显小于以柠檬酸络合所得样品。磁性测量显示,室温下Bi2Fe4O9纳米颗粒表现出弱的铁磁性,其磁性随颗粒尺寸的减小而增大。紫外可见光漫反射光谱分析可知,Bi2Fe4O9纳米颗粒的带隙约为2.08eV。以甲基红为目标降解物,研究Bi2Fe4O9纳米颗粒的光催化性能,结果表明,随着催化剂颗粒尺寸的减小其催化活性增加。又以甲基橙为目标降解物,研究催化剂加载量对其降解率的影响,实验确定了光催化剂的最佳加载量为1.5g/L。
　　 (2)采用聚丙烯酰胺凝胶法,分别以不同络合剂制备出Bi4Ti3O12纳米颗粒,并研究了络合剂对样品相纯度和颗粒尺寸的影响。XRD分析表明,以柠檬酸和乙酸为络合剂时,均能在500℃烧结获得纯相的Bi4Ti3O12纳米颗粒。SEM显示,以柠檬酸为络合剂时,获得的样品的颗粒尺寸最小。紫外可见光漫反射光谱分析表明,以柠檬酸和乙酸为络合剂时,BhTi3O12纳米颗粒的带隙约分别为3.18和3.14eV。分别以甲基橙、酸性品红、罗丹明B和刚果红为目标降解物,研究了Bi4Ti3O12纳米颗粒在紫外光下的光催化性能。结果表明,Bi4Ti3O12纳米颗粒在紫外光下对上述有机物均具有良好的光催化性能。其中,刚果红的光降解率最大。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 新型功能材料概述

1.2 Bi2Fe4O9的研究进展

1.2.1 概述

1.2.2 不同形貌的Bi2Fe4O9的制备及其物性

1.2.3 Bi2Fe4O9的掺杂改性

1.2.4 Bi2Fe4O9的光催化性能研究现况

1.3 Bi4Ti3O12的研究进展

1.3.1 不同形貌的Bi4Ti3O12的制备及其物性

1.3.2 Bi4Ti3O12的光催化性能研究现况

1.3.3 尺寸效应对Bi4Ti3O12纳米结构的影响

1.4 选题意义及研究内容

第二章 Bi2Fe4O9纳米颗粒的制备及其光催化性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 Bi2Fe4O9纳米颗粒的制备方法

2.2.2 Bi2Fe4O9纳米颗粒的光催化实验

2.3 Bi2Fe4O9纳米颗粒的成相过程

2.4 络合剂对Bi2Fe4O9颗粒尺寸的影响

2.5 Bi2Fe4O9纳米颗粒的磁性分析

2.6 Bi2Fe4O9纳米颗粒的光谱分析

2.7 Bi2Fe4O9纳米颗粒的光催化性能

2.8 本章小结

第三章 Bi4Ti3O12纳米颗粒的制备及其光催化性能研究

3.1 引言

3.2 实验

3.2.1 Bi4Ti3O12纳米颗粒的制备

3.2.2 Bi4Ti3O12纳米颗粒的光催化实验

3.3 络合剂对Bi4Ti3O12纳米颗粒的影响

3.4 Bi4Ti3O12纳米颗粒的光谱分析

3.5 Bi4Ti3O12纳米颗粒的光催化性能

3.6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文