钨酸铋(Bi2WO6)微晶的制备及太阳光催化性能研究

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:qifasoft2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着现代科学技术的发展与进步,人们发现半导体材料具备许多特殊的物理和化学性质,表现出许多现实应用而倍受关注,促使研究者对其的研究探索逐步走向更深的领域。半导体材料与光催化技术的结合,使得环境污染和产生新能源等问题得以解决。Bi2WO6作为一种新型光催化剂,是一种高效、无毒、价格低廉的材料,在介电、杀菌、光催化等方面具有广泛的应用前景。由于无机材料的显微形貌影响着产物的性能好坏以及在生活中、工业中的有效使用,所以,如果探索材料制备的可控因素,就可以制备出特定形貌、大小、表面结构的粉体材料,从而达到提高材料的可见光催化性能的目的。而Bi2WO6又是一种具有多样形貌的窄禁带材料,因此,控制Bi2WO6的生长条件,制备出不同形貌和结构的Bi2WO6纳米材料,可以有效的改善其物理和化学性质,提高其在太阳光下的催化性能,并且开发出新的应用。本论文以Bi(NO33·5H2O和Na2WO4·2H2O作为起始原料,采用简单水热法制备出斜方晶系的Bi2WO6微晶。重点研究了不同水热温度、水热时间、前驱液pH值、nW/Bi、前驱液的浓度等工艺因素对产物Bi2WO6的结构组成、微观形貌、表面及自然太阳光下催化性能的影响,总结出了制备Bi2WO6微晶的最佳工艺条件;进一步探索了不同工艺因素下Bi2WO6的形成生长机理;最后研究了不同模板剂及模板剂环境下其他因素对Bi2WO6的影响。重点研究了在什么样的条件下可以合成特定形貌的产物以及形貌对其太阳光下催化性能的作用。以Bi(NO33·5H2O和Na2WO4·2H2O为原料,采用简单水热法制备出斜方晶系的Bi2WO6微晶。温度在110℃200℃、时间在1.5h24h之间均可以制备出纯相的产物;随着温度和时间的不断增加,产物的衍射峰强度逐渐增强,结晶性提高,并且沿着(131)晶面取向生长;合成的产物由纳米片组装而成,形成稳定的圆饼结构,制备出的产物的尺寸逐渐变大,圆饼逐渐变厚,变致密,对光催化性能具有一定的促进作用;光催化结果表明:在水热160℃、12h时得到的产物,自然太阳光下对罗丹明B的催化效率最快。在水热160℃、12h条件下,通过调节前驱液的pH值,可以成功制备出圆饼状、交叉片状等形貌各异而且催化性能优越的样品。溶液的pH值对产物的尺寸大小和形貌具有巨大的影响,随着OH-量的增加,产物的结构趋向于疏松结构,OH-起到牵引抑制剂的作用。所得样品在自然太阳光下进行光催化测试表明:样品在较短的时间(150min)内对罗丹明B染料具有较快的催化效率,而且在pH为5时制备的产物具有最好的光催化性能,它在150min内降解率高达85%以上。在水热160℃、12h、pH=1.2条件下,通过保持Bi3+浓度不变,改变Na2WO4·2H2O的加入量来调节n(W)/n(Bi)摩尔比可以制备出不同的产物。不同的n(W)/n(Bi)比对水热法合成Bi2WO6微晶有很大影响;在n(W)/n(Bi)=0.5:1.0~2:2范围内均可制备出斜方晶系钨铋矿型结构的Bi2WO6微晶。当n(W)/n(Bi)=1:2时,Bi2WO6的结晶性能最好;随着n(W)/n(Bi)比增加,Bi2WO6的形貌由卡片状球形结构向致密球形结构转变。光学性质研究表明,所制备的微晶表现出较强的紫外吸收特性,随n(W)/n(Bi)比增加,其带隙呈现减小的趋势,当n(W)/n(Bi)=1.5:2.0时所得样品的带隙最小,为2.58eV。在最后的太阳光催化性能测试中得出,疏松的花球孔状结构具有优越的光催化性能,这与样品的孔状结构和杂质存在有着一定的关系。研究了六亚甲基四胺(乌洛托品)、聚乙二醇4000(PEG-4000)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、和L-色氨酸四种不同种类的表面活性剂对Bi2WO6微晶的结构组成、形貌和光催化性能的影响,结果表明:不同的模板剂加入生成产物的样貌也不相同,其中加入PVP后的形貌更为均一,加入L-色氨酸后生成长棒形状的产物,此形貌在研究报道中还没有出现,对于棒状形貌是否有利于产物的光催化性能还有待于进一步研究。在加入乌洛托品和PEG-4000的条件下,改变前驱液的pH值来控制产物的形貌和性能。结果表明:在酸性至中性条件下均可以制备出纯相的Bi2WO6微晶,在碱性条件下会出现立方晶系的Bi3.84W0.16O6.24杂相;在加入乌洛托品时产物的形貌较为规整,均匀,尤其是在pH=7条件下得到产物的形貌是大小约为1μm且均匀的扁状圆饼。最后的太阳光催化性能也显示出乌洛托品的加入要好于PEG-4000,而且在pH=7条件下产物的光催化效率最高。为了研究模板剂与哪个离子先发生反应,实验研究了模板剂的不同加入方式对产物的影响。结果表明:模板剂先加入到WO42-溶液中时,产物的形貌和性能要好于先加入到Bi3+溶液中。而且六亚甲基四胺先加入到WO42-溶液时,得到的产物的形貌和光催化性能是最好的。
其他文献
本论文的研究内容包括Salen功能化的共价有机框架(COFs)材料的合成、表征和应用及天然产物Orisuaveolines A和Orisuaveolines B的全合成研究,可分为以下两个部分:第一部分:Sale
两亲性嵌段共聚物在选择性溶液中能够通过自组装的方式形成了一系列不同的纳米尺寸的聚集体。自组装产生的形貌可以通过许多参数来调控其形貌,诸如共聚物的化学组成,溶液的pH值
唐朝的中国,政治经济发达、文化科技繁荣、开放包容性程度高,是东亚综合国力最强的国家。尚处于奴隶制的日本出于对唐朝文化的渴求,陆续派出遣唐使,以此为契机,学习与汲取唐
近年来,超级电容器具有功率密度高、等效串联电阻小、循环寿命长和对环境无污染等优异的性能,有望作为一种新型的电化学能量储存装置而被广泛的研究。要想展开这一研究热点,
(目的)本试验旨在探讨饲粮中不同标准回肠可消化缬氨酸水平对生长猪生长性能、血浆尿素氮和氨基酸含量的影响。(方法)试验选用420头初始体重为(24.31±1.74)kg的杜×长×大三
<正> 在刘林遗址第二次发掘的各探方内(发掘报告将在《考古学报》1965年2期发表),共发现晚期墓葬44座。这些墓葬的共同特征是,除个别瓦棺葬外,全部都是长方形土坑坚穴墓。墓
学校应该回归文化存在,从学校历史去寻找学校的文化核心、价值思想;学校应该探求未来社会对人才的基本需求,结合自身条件,确立符合社会发展趋势和自身特征的个性化培养目标。
目的探讨音乐干预对麻醉恢复室内甲状腺癌术后患者的影响。方法将100例择期行甲状腺癌手术的患者随机分为观察组和对照组,对照组予以常规护理,观察组在常规护理的基础上增加
采用水热法合成出不同硅铝比的SAPO-11分子筛,负载Pt后在固定床反应器上对正十八烷进行临氢异构化.采用XRD、BET、SEM、TEM和NH_3-TPD对分子筛及催化剂进行表征.考察了不同Si
假设开发法由于其自身契合了普遍的房地产开发流程,在目前房地产估价领域中应用颇为广泛。本文通过对方法中税费参数的确定进行分析,并给出建议,试图进一步提高运用该方法估