新型半导体材料biobr的改性制备及其光催化性能研究

《新型半导体材料biobr的改性制备及其光催化性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：耋玺驾日期：沙眦6、

2、芩关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存

3、学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：考秀细日期：y缈、易．，孑导师签名：—』嬖丝鱼日期：型!竺：亟!!芝万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文新型半导体材料BiOBr的改性制备及其光催化性能研究摘要

4、

5、IIIIIIIIIIIIIY2693063BiOX(X=C1、Br、I)是一种新型的具有层状正方氟氯铅矿(PbFCl)结构的高活性半导体光催化材料，表现出很多优

6、异的性能：光催化活性高、结构稳定、原料易得、制备方法简单、环境毒性小、可吸收太阳光等，其特殊的铋氧层与卤原子之间的内在电场结构能够有效促进电子．空穴对的分离，因此，近年来引起人们的广泛而深入的研究。由于BiOCl禁带宽度大，只对紫外光(太阳光中含量低于4％)有响应，太阳光利用率低；虽然BiOI可以被可见光激发，但是其光稳定性较差。BiOBr的禁带宽度在2．64—2．91eV之间，在近紫外和可见光光区都有吸收，具有潜在的实际应用价值，如何通过改善BiOBr的组成、结构来进一步提高其太阳光利用率、光

7、催化性能，是目前研究的重点。本文以水解法为基础，采用光还原法和以柠檬酸为辅助剂改进的光还原法分别制得了贵金属Ag负载型Ag／BiOBr和Ag／BiOBro．5C10．5光催化剂。采用X．射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X．射线能谱分析(EDS)、X一射线光电子能谱(xes),R紫外一可见漫反射光谱(gv．VisDRS)等手段对合成的光催化剂的性质和形貌进行了表征，并以模拟太阳光、可见光为光源，●以甲基橙、罗丹明B、苯酚为模型被降解有机污染物，考察了催化剂的光催化活性、循环使用性、光

8、催化活性物种，探讨了光催化机理等，主要研究结果如下：(1)所制得的Ag／BiOBr纳米颗粒由直径约为20nm的纳米片堆积而T万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文成，且结晶度好、纯度高、呈四方晶形。表面沉积的金属Ag经检测以金属态存在；且沉积Ag后，对样品的形貌无明显影响，但样品的可见光吸收增强，在480rim处出现金属Ag纳米粒子的等离子体共振吸收峰。此外用柠檬酸辅助改进光还原法制得的样品的可见光吸收强度比用光还原法略高。(2)通过光催化降解实验考察制备条件对Ag／BiOBr-2光催化活性的影

9、响，得出Ag／BiOBr-2的最佳制备条件为：载银量为2wt％，光还原时间为45min，光还原反应溶液的pH值为3；在此条件下制得的Ag／BiOBr-2光催化剂具有很高的光催化活性及稳定性。捕获剂实验结果进一步表明Ag／BiOBr-2光催化氧化过程中的反应活性物种主要是空穴(h+)和超氧自由基(·02-)。(3)将贵金属Ag用上述方法沉积到BiOBro．5Clo．5复合催化剂上，表征结果显示这种催化剂具有很高的纯度与结晶度，由Bi、O、Br、Cl、Ag组成，表面沉积的金属Ag经检测以金属态存在；

10、且沉积Ag后，对样品的形貌无明显影响，但样品的可见光吸收增强，在500nm附近出现显著的金属Ag纳米粒子的等离子体共振吸收。此外，用柠檬酸辅助改进光还原法制得的样品的可见光吸收强度比用光还原法略高。(4)所制得的沉积量为1wt％的Ag／BiOBro．5CIo．5纳米催化剂在可见光下表现出较高的光催化降解甲基橙、罗丹明B活性和稳定性，在模拟太阳光下具有优异的降解苯酚性能，说明此催化剂不具有选择性。捕获剂实验结果进一步表明Ag／BiOBro．5C10．5光催化氧化过程中的反应活性物种主要是空穴(h3

11、和超氧自由基(，·02-)。(5)根据实验结果与表征分析，推测了光催化机理，我们推测了光催II万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文化机理，半导体表面金属态的Ag纳米粒子可以作为电子陷阱俘获光生电子，促进半导体材料(BiOBr、BiOBro．5C105)上光生电子．空穴对的分离；而且，金属Ag与半导体材料界面之间形成的肖特基势垒，也会延长光生载流子的寿命；此外，贵金属Ag的等离子体共振吸收有利于增强催化剂的入射光利用率，进一步提高光催化活性。以上研究表明，将贵金属Ag沉积到BiOBr、BiOBr