Bi2WO6光催化剂的制备与改性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a499262792
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本论文以单相的钨酸铋(Bi2WO6)材料结构与光催化性能的研究为基础,在不同PH值条件(PH=1,7,10)下通过水热法分别制备出纳米颗粒、玫瑰花、薄片形貌的Bi2WO6,研究不同形貌与光催化效果间的关系。并对Bi2WO6掺杂其他杂质材料、其表面进行处理、与碳材料复合等一系列的改良方法,有效的增强了钨酸铋的光催化性能,提高了光催化剂降解有机染料的能力。具体研究内容如下:一、通过水热法制备出层状的Bi2WO6玫瑰花状结构,再将Cu(OH)2纳米颗粒装饰到Bi2WO6的层状表面。此外,将复合后的Cu(OH)2颗粒修饰的玫瑰花Bi2WO6纳米材料(Cu(OH)2@Bi2WO6)在200℃下进行退火,处理后形成CuO颗粒装饰Bi2WO6表面的复合材料(CuO@Bi2WO6)。相比较于单纯的Bi2WO6而言,Cu(OH)2或CuO复合后的Bi2WO6材料通过模拟太阳光源,使用RhB作为目标有机染料降解物,均表现出光催化效果的增强,分别提高了1.9倍和1.6倍。二、通过使用NaBH4还原法处理片状结构的Bi2WO6,使Bi2WO6的材料生成表面缺陷以提高光催化的性能。实验数据表明质量为0.03M的Bi2WO6经过0.03M的NaBH4处理后的性能最佳。在模拟阳光辐射下比未经过处理的Bi2WO6性能提高了2.4倍。通过紫外光的照射催化研究,光催化活性的显著增加可以解释为无序表面态(在Bi2WO6禁带中形成)作为电子受体促进了电子-空穴对的分离。通过可见光照射的催化实验研究,NaBH4处理后的Bi2WO6光催化活性略微提高,这主要是因为表面缺陷增强了对可见光的吸收。此外我们还发现高浓度的NaBH4处理会导致Bi2WO6晶体结构内部产生缺陷,不利于光催化活性的提高。三、通过水热法组装Bi2WO6纳米颗粒到蜂窝状多孔碳骨架(PCS)表面形成新型复合光催化剂(PCS@Bi2WO6)。这种新型催化剂增强了可见光下反应液的吸附能力,提高了光生电子-空穴对的分离效率。随着逐渐提高多孔碳占样品质量比例的百分比,实验表明5%质量比的复合材料具有最高的催化性能,比单纯的Bi2WO6颗粒提高了2.1倍。这主要归因于两个因素:(1)因为电子可从Bi2WO6向多孔碳转移,从而有效的分离了Bi2WO6内部的光生电子-空穴对。(2)碳材料能够增强对可见光的吸收并且碳材料内部的电子也可以参与光催化反应。
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