Bi系化合物MOFs复合材料构筑及光催化性能研究

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1、学校代码：10259学号：156081101密级：公开上海应用技术大学硕士学位论文题目：Bi系化合物/MOFs复合材料构筑及光催化性能研究英文题目：PreparationofBimuth-systemcompound/MOFscompositesandtheirphotocatalyticpropertiesstudy专业：材料化学工程学院：材料科学与工程学院研究方向：光电材料姓名：丁艳花指导教师：房永征教授2018年05月25日Bi系化合物/MOFs复合材料构筑及光催化性能研究摘要水体污染作为当今世界面临的一大难题，已得到人类高度的关注。目前，光催化技术在处理环境污染方面深受欢迎，

2、而该技术的核心在于催化剂。其中铋系化合物（Bi2S3、BiVO4和Bi2MoO6）对可见光均有响应，为光催化降解提供了有利条件。但是，它们的带隙较窄，光生载流子易复合，光催化效率较差。针对这一问题，本项目以铋系化合物为基体，分别通过与其能带匹配的MOF材料复合，制备了一系列Bi系化合物/MOFs复合材料，并利用各种表征手段对其结构，形貌，光吸收能力等方面进行了研究。具体工作如下：（1）采用超声自组装法合成了Bi2S3@ZIF-8核壳复合材料。并在可见光下用罗丹明B（RhB）染料作为降解底物，监测所合成样品的光催化活性。结果表明，较单纯的Bi3+2+2S3，Bi2S3@ZIF-8复合材

3、料表现出更加优异的光催化性能。特别是当Bi/Zn理论摩尔比为1/10时，光催化活性最高，90min后对RhB的降解率达到97%，且经过5次循环使用后，光催化效率仍然保持原来的95%。此外，对光催化性能协同增强的内在机制进行了探究。（2）采用水热法制备出一种新颖的BiVO4/NH2-MIL-125复合材料。并在可见光下，通过降解RhB染料来评价其光催化性能。结果表明，复合材料的光催化性能较单纯的BiVO4和NH2-MIL-125均有所提高，其中0.1gBiVO4/NH2-MIL-125样品拥有最高的光催化活性，光照60min后，对RhB的降解率达到95%，而且5次重复利用后，仍然有着较

4、好的稳定性。另外，通过对两组分能带位置分析，提出了复合材料光催化性能提高的机理。（3）采用水热法制备出一种新型的可见光驱动的Bi2MoO6/MIL-101复合材料。并通过RhB的降解程度来评价所合成样品的光催化效率。结果表明，复合光催化剂不仅表现出比单独的Bi2MoO6和MIL-101更高的光催化活性，而且保持良好的稳定性，光催化活性在5次重复使用后仅损失约5%。并提出了复合材料光催化降解反应的机理。关键词：Bi系化合物；MOF基材料；可见光；光催化性能PreparationofBimuth-systemCompound/MOFsCompositesandTheirPhotocata

5、lyticPropertiesStudyAbstractWaterpollution,asamajorproblemwhichtheworldisfacingnowadays,hasbeenrais-ingconsiderableconcern.Nowthephotocatalytictechnologyisafavoriteintacklingenvi-ronmentalpollutionandthetechnologycoreiscatalyst.Amongthem,bismuth-systemcom-pounds(Bi2S3,BiVO4andBi2MoO6)possesssen

6、sitivevisible-lightresponse,whichprovidesfavorableconditionsforthephotocatalyticdegradation.Nevertheless,theirnarrowbandgapleadtofastrecombiniationofphotoinducedelectron-holepairs,whichlimitstheimprovementofphotocatalyticefficiency.Toovercomethisproblem,inthispaper,takingbismuth-systemcompounds

7、assubstrateandcombiningtheMOFmaterialwithwhichitcanbematched,aseriesofbismuth-systemcompounds/MOFcompositematerialswereprepared.Andthestructure,morphology,lightabsorptioncapabilityofthesematerialsarestudiedbyusingvar-iouscharacter