炭吸附钒酸铋、铁酸铥纳米粉体的制备及其可见光催化研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:greatspy_52
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新时期下,发展快捷工业化和社会让环境污染和能源短缺成为燃眉之急。解决上述问题的一项理想技术是光催化技术,在有机转化、分解水制备氢气和太阳能电池等领域展现出极大的应用潜力。光催化技术实现工业化应用的关键是寻找到一种高效、稳定且具有宽光谱响应的光催化材料。然而,对于光催化剂的研究虽已取得较大进展,但距离大规模应用还有较大差距。目前,国内外的研究报道以TiO2或改性TiO2光催化剂为主。但受限于TiO2本身的禁带宽度较宽(3.2 eV),致使其光响应的波长较短,太阳光中能激发其响应的光很少,约4%,因此太阳光照射下TiO2的光催化效率很差;其的载流子的复合率较高,使得TiO2基光催化剂的应用受到很大的阻碍。因此,研发新型、高效的半导体光催化材料具有重要的科研价值与实用意义。本文探索了炭吸附制备BiVO4和TmFeO3纳米粉体的新型方法,系统研究了半导体可见光催化的影响因素,探讨了可见光催化降解的反应机理。主要内容概括如下:(1)硝酸铋和偏钒酸铵在矿化剂氢氧化钠的作用下,通过炭吸附沉淀法制备钒酸铋纳米粉体,经过不同温度焙烧,所得样品分别进行紫外可见漫反射分析(UV-VIS)、差热热重分析(DTA-TG)、X射线衍射分析(XRD)、透射电镜分析(TEM),表征其分散性、颗粒度、物相以及光吸收性能。结果表明,炭吸附水热合成法制得的BiVO4纳米粉体的分散性良好,粒径小且均匀,且未出现明显团聚现象。(2)利用炭吸附水热法制备钙钛矿结构的TmFeO3纳米粉体,通过X射线衍射仪(XRD),差热-热重分析仪(TG-DTA),紫外可见漫反射(UV-Vis)等设备分析制备粉体比表面积,热稳定性,吸光性能及物相结构。以全谱镝灯为可见光光源,通过催化甲基橙降解,评价TmFeO3粉体的光催化性能。实验结果表明,炭吸附水热法制得的样品结晶度更好,热稳定性优良,且具有更优的比表面积,拓展了可见光的波长吸收范围。在其降解甲基橙的实验中,光照140min时对甲基橙的降解率达88%,是普通水热合成法制得的TmFeO3催化性能的1.4倍。。(3)进行机理研究,同时结合热重,红外分析吸附性能,提出可能的反应机理。
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