贵金属Bi系光催化材料复合体的构建和光催化性能的研究Construction and photocatalytic properties of noble metal Bi based photocatalytic material complexes.pdf

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1、图书分类号：学校代码：务初沖乂凑■」打夂■」丄■论文题百：责金属系光催化材料复合体的构建和光催化性能的研究研究生姓名张钊导师姓名周莹学科专业材料学研究方向光催化材料二一五年六月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被査阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学

2、位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后适用本授权书。、不保密（）请在以上相应括号内打‘十年（月彡月曰西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说

3、明并表示谢意。学位论文作者签名：年摘要，由于其自身所具有的诸多优点而受到广泛的关注。但是，由于其禁带宽度较大，不能有效利用可见光，只能被占太阳光比例很小的紫外光激发，发生光催化反应。为解决这一问题，本文采用操作简单、实用的水热反应方法制备获得了纳米片，进一步，我们在不同光照条件下采用光还原的方法制备获得和两种纳米复合光催化材料，通过多种表征方法对纳米复合材料的结构、形貌和性质进行了表征；并以甲基橙作为目标降解物，在可见光条件下，考察负载单质对光催化活性的影响；以及将可见光光源和电化学工作站联用，测试样品在可见光条件下的阻抗和光电流，并

4、结合表面存在的氧空位对两种纳米复合材料的光催化性能的影响进行分析，得到以下的结论：采用水热法制备获得了纯相片层状。利用可见光在的表面负载不同物质的量百分比的纳米颗粒，以为目标降解物，在可见光条件下考察的光催化活性，得到了负载的最优量；同时研究了纳米复合材料对的催化降解活性，结果表明负载同样会提高的气相催化活性。利用可见光和紫外光分别在表面负载物质的量百分比为的纳米颗粒，并考察了和在可见光条件下的光催化活性。测试结果表明：的光催化活性优于。这是因为中存在的氧空位会作为一个施主能级存在于距离导带底很近的禁带中，光照下氧空位中的电子会发生跃

5、迁至导带，进而发生还原反应。本文采用紫外光制备复合材料时，由于紫外光的能量较大，可直接激发价带中的电子跃迁至导带，进而在表面将还原为单质，造成颗粒发生团聚，成为光生电子空穴对的复合中心，降低了载流子的寿命，减弱了由表面等离子体共振效应对光催化活性的增强。造成光催化活性低于。之后进行的光电测试结果表明：中光生电子空穴分离效率和载流子迁移速率高于。同时，通过负载非贵金属也可以提高的光催化活性。这是由于的负载不仅引入了表面等离子体共振效应；并且在可见光照射的条件下，沉积的单质自身能够产生光生电子和空穴，可以成为光催化反应新的活性中心，从而进

6、一步提升的光催化活性。另一方面，、和作为系半导体光催化材料中具有代表性的材料以独特的层状结构，良好的光催化活性而受到了广泛的关注。我们采用紫外光还原的方法在以上三种半导体光催化材料的表面负载了，并对其光催化性能进行了测试；同时，我们在制备获得量子点的前提下，采用浸渍法将量子点负载于三种半导体材料的表面，并通过降解研究了三种材料的光催化活性。得到以下结论：采用水热法制备超薄、以及利用沉淀法制备层状半导体光催化材料，使用紫外光还原的方法制备了、，并测试三种复合材料在可见光条件下的光催化活性。实验结果表明：负载的单质能够提高半导体光催化材料

7、的可见光催化活性；但是，在利用紫外光进行光还原时要考虑材料表面是否存在氧空位或其他可能对半导体材料的性质带来影响的特殊结构，避免光还原过程中引起负载的发生团聚而成为光生电子和空穴的复合中心，抑制半导体的光催化活性。釆用化学还原法制备量子点，并通过浸渍法将制备获得的量子点分别负载于、等三种系半导体光催化材料，并测试了三种光催化材料在可见光条件下的光催化活性。实验结果表明：负载的量子点在一定程度上能够提高半导体光催化材料的在可见光条件下光催化活性；然而，如果负载的量子点占据了半导体表面的吸附点位，阻碍半导体光催化材料对有机染料的吸附，则会

8、对半导体的光催化活性起到抑制作用。关键词：氧空位；表面等离子体光催化材料；纳米复合材料；光催化AbstractAsbeinganewkindofsemiconductorphotocatalystwithmanyadva