Fe2O3-Bi2O2CO3復(fù)合納米材料的合成及其光催化性質(zhì)的研究.pdf

1、Fe2O3Bi2O2CO3復(fù)合納米材料的合成及其光催化性質(zhì)的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：胡丹單指導(dǎo)教師：胡陳果教授專業(yè)：材料物理與化學(xué)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)物理學(xué)院二O一五年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要近年來，鉍系化合物半導(dǎo)體作為一類新型的半導(dǎo)體材料，由于其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)與其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能得到了非常廣泛的研究。因此，鉍系化合物半導(dǎo)體的應(yīng)用非常廣泛，例如太陽能電池、傳感器、介電材料、非線性光學(xué)材料及光催化

2、材料等。Bi2O2CO3作為具有Aurivillius型氧化物結(jié)構(gòu)的鉍系化合物半導(dǎo)體中的代表之一，擁有一種典型的“silln”結(jié)構(gòu)，即(Bi2O2)2原子層(CO3)2原子層交替排列的層狀結(jié)構(gòu)。鉍氧原子層與碳氧原子層之間存在的較強(qiáng)內(nèi)建電場，能夠有效地促進(jìn)光生電子空穴對的轉(zhuǎn)移與分離，因而表現(xiàn)出了良好的光催化性能。本文先以Bi2O2CO3作為研究對象，采用簡單改良后的水熱法制備了Bi2O2CO3光催化劑，系統(tǒng)地分析了其對幾種常見的有機(jī)染料的

3、光催化降解性能的差別；雖然Bi2O2CO3光催化劑在最近的研究中表現(xiàn)出了很好的光催化性能，但是其禁帶寬度仍比較大，因此，本文再選用具有可見光響應(yīng)的Fe2O3光催化劑對其進(jìn)行復(fù)合，拓寬其光吸收范圍。同樣采用了通過簡單改良后的水熱法一步制備了不同摩爾比的Fe2O3Bi2O2CO3復(fù)合光催化劑，并詳細(xì)地討論了其光催化性質(zhì)及影響因素，具體主要研究工作如下：采用簡單改良的水熱法合成出了Bi2O2CO3光催化劑。分別通過XRD、TGDSC、SEM、

4、TEM、XPS和UVvis反射吸收譜對樣品的組成、結(jié)構(gòu)、形貌、熱穩(wěn)定性和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。研究了材料在模擬太陽光照射下分別對羅丹明B(RhB)、甲基橙(MO)以及亞甲基藍(lán)(MB)的光催化降解能力。發(fā)現(xiàn)與催化降解MO和MB相比，單一Bi2O2CO3光催化劑對RhB的光催化降解效率最高，在50分鐘內(nèi)能夠?qū)?0mL濃度為2105M的RhB染料溶液完全降解。選用具有良好可見光吸收的Fe2O3半導(dǎo)體與具有較寬帶隙的Bi2O2CO3進(jìn)行復(fù)合，以此

5、來拓展催化劑在可見光驅(qū)動下的光催化響應(yīng)。本文采用簡單改良后的水熱法一步制備了不同摩爾比且暴露面為001的Fe2O3Bi2O2CO3復(fù)合光催化劑，分別通過XRD、TGDSC、SEM、TEM、XPS和UVvis反射吸收譜對樣品的組成、結(jié)構(gòu)、形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。研究比較了單一Bi2O2CO3以及不同摩爾比復(fù)合的Fe2O3Bi2O2CO3光催化劑對羅丹明B(RhB)的光催化降解能力。發(fā)現(xiàn)在模擬太陽光的照射下，與單一Bi2O2CO3光催化劑