Bi4Ti3O12-TiO2異質(zhì)結(jié)的原位制備及其光化學(xué)性能的研究.pdf

1、當(dāng)今科學(xué)技術(shù)和世界經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，伴隨而來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題已成為威脅人類(lèi)生存的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。而半導(dǎo)體光催化作為一種綠色清潔的污染物降解技術(shù)，具有非常光明的前景。TiO2作為來(lái)源豐富、無(wú)毒且穩(wěn)定性好的光催化劑受到了極大的關(guān)注，但其只在紫外波段具有光響應(yīng)，因此有大量的研究集中在將TiO2的光響應(yīng)拓展到可見(jiàn)光波段。而將窄帶隙半導(dǎo)體與TiO2形成異質(zhì)結(jié)，利用窄帶隙半導(dǎo)體的很強(qiáng)的可見(jiàn)光吸收以及異質(zhì)結(jié)對(duì)光生載流子分離的促進(jìn)，是一種行之有效的光催化劑改性方法

2、。層狀鈣鈦礦鐵電氧化物Bi4Ti3O12帶隙約為3.08 eV，而且化學(xué)穩(wěn)定，載流子壽命長(zhǎng)，由于鐵電性所具有的自發(fā)極化所產(chǎn)生的內(nèi)建電場(chǎng)可能進(jìn)一步促進(jìn)光生電子-空穴對(duì)的分離，因此在可見(jiàn)光下具有不錯(cuò)的光催化效率。此外，層狀鈣鈦礦氧化物Bi4Ti3O12基本結(jié)構(gòu)和TiO2一樣，因此可與TiO2形成界面結(jié)構(gòu)匹配的異質(zhì)結(jié)，同時(shí)這種相似性還為原位合成Bi4Ti3O12/TiO2異質(zhì)結(jié)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
　　本文工作的創(chuàng)新之處是通過(guò)水熱法合成Bi

3、4Ti3O12/TiO2異質(zhì)結(jié)，將電子結(jié)構(gòu)不同的光催化半導(dǎo)體整合起來(lái)，用窄禁帶的光催化劑來(lái)敏化寬禁帶的光催化劑，并通過(guò)控制兩相比例對(duì)性能進(jìn)行了優(yōu)化，使得光催化體系對(duì)紫外和開(kāi)見(jiàn)光都具有較好的光催化響應(yīng)，可將其應(yīng)用于污染物光催化治理方面。具體的研究?jī)?nèi)容如下所示:
　　第一章:對(duì)半導(dǎo)體光催化的基本原理，在各領(lǐng)域的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，并從中總結(jié)歸納出了現(xiàn)有半導(dǎo)體光催化體系有待解決的問(wèn)題，綜合對(duì)比了相應(yīng)的改進(jìn)方法的優(yōu)勢(shì)和不足。在此基礎(chǔ)

4、上，引出了本文的研究意義，提出了水熱法合成Bi4Ti3O12/TiO2異質(zhì)結(jié)的研究思路，并確立了具體的研究?jī)?nèi)容。
　　第二章:提出了了水熱法合成Bi4Ti3O12/TiO2異質(zhì)結(jié)的具體制備工藝。探尋了不同兩相比例下制備出的異質(zhì)結(jié)的樣品形貌、光學(xué)性能、光電化學(xué)性能以及光催化性能。
　　第三章:以TiO2為T(mén)i源，硝酸鉍為Bi源，最終制得的水熱法合成Bi4Ti3O12/TiO2異質(zhì)結(jié)，當(dāng)TiO2與Bi(NO3)3的質(zhì)量配比為5∶