Bi2WO6_BiPO4光催化剂的制备及光催化性能研究

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1、论文分类号：１学校代码：１０７０８学号：１５０２０３０ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔｈｅｓ’ｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅＢｉＷＯ／ＢｉＰＯ２６４光催化剂的制备及光催化性能研究：看■苏宇宁指导教师姓名：谈国强教授学科名称：材料学论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：Bi2WO6/BiPO4光催化剂的制备及光催化性能研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养

2、单位：材料科学与工程学院硕士生：苏宇宁导师：谈国强教授2018年5月Bi2WO6/BiPO4PhotocatalystsandTheirPhotocatalyticPerformanceStudyAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByYuningSuSupervisor:Prof.GuoqiangTanMay,2018Bi2WO6

3、/BiPO4光催化剂的制备及光催化性能研究摘要光催化技术是解决水体污染问题的一个很有发展潜力的技术手段，但由于纯相光催化剂的载流子分离率和迁移率较低，因此其在光催化领域的使用受到限制，通过异质结构建可以提高量子效率，从而有效提高光催化效率。本课题采用超声化学法制得了Bi2WO6/BiPO4Z型光催化剂和Bi2WO6/BiPO4/C3N4三元复合光催化剂，研究了异质结的形成机理和性能提高的机理；同时，采用溶胶凝胶法制备了Bi2WO6/BiPO4复合薄膜，通过电化学测试分析Bi2WO6/BiPO4异质结对薄膜光催化性能的影响，结果如下：（1）以极性材料Bi2WO

4、6和BiPO4为原料，通过超声化学法合成了Bi2WO6/BiPO4Z型光催化剂；BiPO4表面的PO4四面体作为正电中心，会被Bi2WO6表面富电子的WO4层吸引，同向的Bi2WO6和BiPO4内部极性电场间产生一个新的诱导电场，进一步促使BiPO4在Bi2WO6表面上发生复合，形成紧密的Bi2WO6/BiPO4界面，在界面处，PO4四面体与WO4层通过P-O-W键相互结合，形成Z型异质结结构；在模拟太阳光下照射270min后，Bi2WO6/BiPO4Z型光催化剂对MB的光降解速率达到了95%以上，比Bi2WO6和BiPO4分别提高了1.88倍和4.29倍，

5、光电流响应瞬间光电流值分别高1.9和10.3倍。（2）以Bi2WO6/BiPO4Z型光催化剂和C3N4为原料，通过超声化学法制得了Bi2WO6/BiPO4/C3N4双Z型光催化剂。Bi2WO6/BiPO4花状结构在超声和长时间的搅拌作用下分散，嵌插在C3N4颗粒表面，形成Bi2WO6/BiPO4/C3N4三元异质结，其对RhB的吸附率为在20%~30%，低于Bi2WO6/C3N4和Bi2WO6吸附效果，在模拟太阳光下光照60min，对RhB的脱色为95%，低于Bi2WO6/C3N4对RhB的脱色率，原因为C3N4对Bi2WO6和BiPO4遮蔽效应，但Bi2W

6、O6/BiPO4/C3N4光催化剂的载流子分离率、迁移率和催化性能明显高于纯相Bi2WO6、C3N4和Bi2WO6/C3N4，证明Bi2WO6/BiPO4/C3N4三元异质结为双Z型光催化剂。（3）通过溶胶凝胶法制备了Bi2WO6/BiPO4复合薄膜。层层退火后形成了Bi2WO6多孔薄膜，孤岛状的BiPO4大颗粒结合在Bi2WO6表面，形成Bi2WO6/BiPO4Z型异质结薄膜；Bi2WO6/BiPO4界面的有效构建有利于薄膜载流子分离率和迁移效率的提高，复合薄膜的瞬态光电流密度为Bi2WO6薄I膜和BiPO4薄膜的电流密度的1.93倍和17.17倍，氧化还

7、原活性高于Bi2WO6薄膜1.38倍，复合薄膜接受正面光照时产生的电流大于背面照射时的光电流现象证明Bi2WO6/BiPO4复合薄膜为属于Z型异质结薄膜。在模拟太阳光下，Z型异质结薄膜在150min内对RhB的去除率达到了32%，为Bi2WO6薄膜的1.3倍。关键词：Bi2WO6、BiPO4、Z型异质结、复合薄膜、光催化IIBi2WO6/BiPO4PhotocatalystsandTheirPhotocatalyticPerformanceStudyABSTRACTThephotocatalytictechnologyisapromisingwayforso

8、lvingthewaterpollutionprob