钨酸铋基光催化材料的制备及性能研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jay36890
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近年来,随着科技的发展,环境污染和能源问题日益严重。半导体光催化技术在解决环境和能源问题方面受到了广泛的关注。铋系光催化材料是近年来开发的新型高效半导体光催化材料,其独特的Autivillius和Sillén结构。这种结构非常有利于提升光催化性能。钨酸铋作为铋系材料的重要成员,其结构由(WO4)2-层和(Bi2O2)2+层交替组合而成。是较好的光催化材料。  本文利用水热法合成了纯相的Bi2WO6材料,在此基础上,通过碱刻蚀的方法可以成功的合成氧缺陷的Bi2WO6-x光催化剂。电子顺子共振测试(EPR)直接证明了样品中确实形成了氧空位。X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)等测试也能证明氧空位的存在。氧空位在Bi2WO6的导带和价带之间形成了施主能级,在减小禁带宽度的同时,也提高了导带光生电子的还原能力。高还原能力的电子可以通过多步反应形成·OH。通过罗丹明B(RhB)的降解实验证明Bi2WO6-x光催化剂具有高效的光催化性能。通过光沉积的方法制备了MnOx/Bi2WO6复合材料。通过XRD表明光沉积后样品中存在MnOx,利用改变沉积液中硫酸锰浓度的方法,可以有效的控制Bi2WO6材料上沉积的MnOx的含量。利用XPS测试表明了光催化材料中有Mn元素的存在,进一步证明了沉积上了MnOx。MnOx/Bi2WO6复合材料在可见光下降解RhB的实验表明,相对于纯相的Bi2WO6材料,MnOx/Bi2WO6复合材料表现出优越的光催化性能。采用退火的方法还原合成Bi@Bi2WO6复合光催化剂。对复合催化剂进行XRD、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、XPS、紫外可见漫反射(DRS)等表征,分析复合材料的结构、形貌、元素成分、光催化活性等性质。结果表明复合催化剂为片状结构,并检测到了单质Bi的存在。利用罗丹明B为目标降解物评价复合催化剂的光催化性能,光催化测试表明在可见光的照射下,复合材料表现出优异的光催化性能,并找到了Bi@Bi2WO6复合材料的最优比例。
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