f/d金属掺杂Bi2WO6功能复合材料的合成、表征及其光催化降解亚甲基蓝的研究

摘要

本论文以水热合成法，通过掺杂镧系稀土元素铕、锕系元素铀，以及共掺杂五氧化二钒的方法对基质Bi2WO6进行改性，利用X-ray粉末衍射、紫外可见光谱、红外光谱、扫描电镜、能谱、荧光、光致发光、比表面积分析等表征手段对其进行表征。并利用自制的光反应装置对所合成的Bi2WO6功能复合材料的光催化活性进行探究，以期寻找出最佳掺杂比例，制备出性能好、光催化活性高的Bi2WO6复合材料。
　　1、以Bi(NO3)3·5H2O、Na2WO4·2H2O和Eu(NO3)3为原料，利用水热合成法制备x％Eu/Bi2WO6复合材料。通过X-ray射线粉末衍射、紫外-可见光谱、扫描电镜、荧光等表征方法对样品进行了表征，并对其光催化性能进行了研究和分析。经研究发现，掺杂稀土元素Eu确实可以提高光催化活性。掺杂稀土元素Eu的量越大，对亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解速度越快。当Eu的掺杂量为5％时，光催化活性达到最大值，往后随着量的增加，光催化活性下降。所以Eu的最佳掺杂量为5％。
　　2、以Bi(NO3)3·5H2O、 Na2WO4·2H2O和UO2(CH3COO)2·2H2O为原料，采用表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)辅助水热法成功地合成了铀掺杂自组装三维花状U/Bi2WO6复合材料，并对其进行了系统地表征。探讨了在不同光源下、不同掺杂配比的x％ U/Bi2WO6复合材料催化降解MB溶液的光催化活性。经研究发现，三维花状U/Bi2WO6复合材料，U/W掺杂比例4％时具有较好的光催化活性。以三维花状U/Bi2WO6复合材料作为催化剂，在可见光的照射下，质量浓度为10mg/L MB溶液完全降解所需的时间为50分钟;而在紫外光的照射下，浓度为10mg/L MB溶液完全降解所需的时间为30分钟。所以，U/W的最佳掺杂比例为4％。
　　3、我们利用水热法，以Na2WO4·2H2O、Bi(NO3)3·5H2O和V2O5作为原料，通过调节V2O5掺杂比例，成功合成出具有鸟巢形状的V2O5/Bi2WO6复合材料。利用PXRD、SEM、UV-vis以及BET对鸟巢形状的V2O5/Bi2WO6复合材料进行表征，并对比了V2O5不同掺杂百分比对Bi2WO6的形貌和光催化活性的影响。具有鸟巢形状掺杂16％V2O5/Bi2WO6复合材料具有较好的光催化活性。在可见光的照射下，以鸟巢形状16％V2O5/Bi2WO6复合材料作为催化剂，浓度为10mg/L MB溶液完全降解所需的时间为6分钟，所以V2O5/Bi2WO6的最佳掺杂量为16％。此外我们还探究了初始投加量，MB的浓度对鸟巢形状的V2O5/Bi2WO6复合材料的光催化活性影响。经研究发现，MB的质量浓度为10mg/L、光催化剂的初始投加量为0.1g时，鸟巢形状的V2O5/Bi2WO6复合材料具有较好的光催化活性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 半导体光催化的原理

1．3 半导体光催化活性主要影响因素

1．3．1 半导体光催化剂本身物理化学性质的影响

1．3．2 光源的波长影响

1．3．3 降解有机物的浓度

1．3．4 pH值的影响

1．4 半导体光催化剂的改性方法

1．4．1 金属络合物络合

1．4．2 贵金属的等离子体共振吸收改性光催化剂

1．4．3 离子掺杂

1．4．4 两种或者两种以上的光催化剂共掺杂复合

1．4．5 光敏化处理

1．4．6 其他改性方法

1．5 Bi2WO6光催化剂材料的研究综述

1．5．1 Bi2WO6光催化剂结构和用途

1．5．2 Bi2WO6光催化剂的制备方法

1．6 Bi2WO6光催化剂的形貌控制

1．7 本论文研究的内容和意义

第二章 实验试剂、仪器、实验及表征方法

2．1 试剂与仪器

2．1．1 主要仪器与试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 光催化活性测试

2．2．1 催化剂的合成

2．2．2 反应装置与测试流程

2．2．3 光催化实验

2．3 催化剂的表征测试

2．3．1 X射线粉末衍射仪(XRD)

2．3．2 扫描电镜(SEM)

2．3．3 红外吸收光谱(IR)

2．3．4 紫外---可见漫反射光谱(UV-vis)

2．3．5 荧光光谱

2．3．6 光致发光光谱

2．3．7 比表面积分析(BET)

第三章 Eu／Bi2WO6复合物合成、表征及其光催化活性

3．1．引言

3．2．实验部分

3．2．1 掺杂稀土金属铕的Bi2WO6复合物的合成

3．2．2 光催化活性实验

3．3 表征方法

3．3．1 PXRD分析

3．3．2 形貌

3．3．3 荧光光谱分析

3．3．4 UV-vis光谱分析

3．3．5 红外光谱分析

3．3．6 光催化活性

3．4．小结

第四章 三维花状U／Bi2WO6复合材料的合成、表征及其光催化活性研究

4．1 引言

4．2 材料的制备

4．2．1 实验部分

4．2．2 样品的制备

4．2．3 光催化活性实验

4．3．结果和讨论

4．3．1 结构分析

4．3．2 形貌

4．3．3 紫外可见光谱分析

4．3．4 PL光谱分析

4．3．5 比表面积分析

4．3．6 U／Bi2WO6复合材料的光催化活性

4．7 三维花状U／Bi2WO6复合材料的光催化机理

4．8 小结

第五章 鸟巢型V2O5／Bi2WO6复合材料的合成、表征及其光催化活性研究

5．1 引言

5．2 材料的制备

5．2．1 V2O5／Bi2WO6复合材料的制备

5．2．2 光催化活性实验

5．3 表征方法

5．3．1 PXRD分析

5．3．2 形貌

5．3．3 UV-vis光谱分析

5．3．4 比表面积分析

5．3．5 光催化活性研究

5．3．6 鸟巢型V2O5／Bi2WO6复合物光催化活性的影响因素

结论

参考文献

攻读硕士学位发表的论文情况

致谢