氯氧化铋表面结构的改性及其光催化性能研究

发布时间：2025-05-08 04:48

　　光催化技术在解决环境问题和能源危机领域具有很好的应用前景。氯氧化铋（BiOCl）作为一种新型的半导体光催化材料,由于其独特的光学和电子结构引而备受关注。然而,单独的BiOCl由于较宽的带隙使得它只能在仅占太阳光5%的紫外光下激发,同时其较快的光生载流子复合率和较慢的反应动力学严重地影响了BiOCl的光催化性能。为了解决这些制约性因素,本文分别从改善光学吸收能力、提高催化反应动力学以及增强电荷分离效率三个角度对BiOCl进行改性研究,来提高其光催化性能。通过有机污染物分子来评估样品的光催化性能,并对其进行相应的表征和分析。具体内容如下:1、一种新型三元Ag@Ag₂O/Bi OCl光催化剂的制备及其光催化性能研究。通过简单的两步路线成功地将Ag@Ag₂O助催化剂修饰到BiOCl纳米片的{001}晶面上得到可见光驱动的新型三元Ag@Ag₂O/BiOCl Z型光催化剂。作为对照,通过适当的方法合成了Bi OCl纳米片、Ag₂O纳米颗粒和Ag/BiOCl复合物。通过各种表征方法研究了合成后的样品。紫外可见漫反射...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 半导体光催化技术简介
        1.2.1 光催化的基本原理
        1.2.2 光催化活性的影响因素
        1.2.3 光催化技术在环境修复和能源领域的应用
    1.3 光催化材料常见的改性策略
        1.3.1 元素掺杂
        1.3.2 半导体复合
        1.3.3 表面光敏化
    1.4 BiOCl光催化材料
        1.4.1 BiOCl光催化材料的简介
        1.4.2 BiOCl光催化材料的研究进展
    1.5 选题依据及研究内容
        1.5.1 选题依据
        1.5.2 研究内容
第二章 可见光驱动的Ag@Ag₂O/Bi OCl三元Z型光催化剂的合成及其光催化性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品和仪器
        2.2.2 催化剂的制备
        2.2.3 催化剂的表征
        2.2.4 光催化降解实验
        2.2.5 光催化活性物种分析实验
        2.2.6 电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 晶相组成和化学键合分析
        2.3.2 微观形貌
        2.3.3 光学吸收性能
        2.3.4 荧光性能
        2.3.5 电化学阻抗分析
        2.3.6 光催化性能评估
        2.3.7 循环性测试
        2.3.8 光催化机理探究
    2.4 本章小结
第三章 氧空位和能带工程提高BiOCl光催化氧化有机污染物的反应动力学
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品和仪器
        3.2.2 催化剂的制备
        3.2.3 催化剂的表征
        3.2.4 光催化降解实验
        3.2.5 光催化活性物种分析
        3.2.6 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 晶相组成
        3.3.2 微观形貌
        3.3.3 氧空位
        3.3.4 光学吸收性能
        3.3.5 能带结构
        3.3.6 荧光性能和电化学阻抗分析
        3.3.7 比表面积和孔结构
        3.3.8 光催化性能评估
        3.3.9 光催化反应动力学分析
        3.3.10 光催化机理探究
        3.3.11 循环性测试
    3.4 本章小结
第四章 构筑Z型{001}/{110}晶面异质结促进Bi OCl空间电荷分离
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品和仪器
        4.2.2 催化剂的制备
        4.2.3 催化剂的表征
        4.2.4 光催化降解实验
        4.2.5 光沉积实验
        4.2.6 光催化活性物种分析
        4.2.7 电化学测试
        4.2.8 密度泛函理论计算
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 晶相组成
        4.3.2 微观形貌
        4.3.3 元素组成分析
        4.3.4 光催化性能评估
        4.3.5 比表面积和孔结构
        4.3.6 光学吸收和缺陷态分析
        4.3.7 光生载流子的迁移行为
        4.3.8 光催化活性物种分析
        4.3.9 DFT计算
    4.4 本章小结
第五章 主要结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：4044346