铋的含氧酸盐/水滑石复合材料的制备及可见光催化性能

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近年来,以半导体为催化剂的光催化技术受到越来越多的关注,可见光或紫外光照射下,光催化降解有机污染物,具有能耗低,操作简单,产物无污染等特点。在众多半导体催化剂中,铋基的半导体如Bi2MoO6和Bi2WO6等具有良好的可见光催化性能。但单一的半导体中光生电子-光生空穴重组率高,催化效率低,因此对铋基半导体进行改性具有重要意义。本研究中,首先采用溶剂热法制备Bi2Mo O6和Bi2WO6样品,然后采用共沉淀法制备出Bi2MoO6/Ni-Fe LDH复合催化剂和具有磁性的Fe3O4/Ni-Al-Ce LDH/Bi2WO6复合催化剂。利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(LRS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和N2-物理吸附等手段对样品的结构和形貌进行表征,并通过振动样品磁强计(VSM)对Fe3O4/Ni-Al-Ce LDH/Bi2WO6样品的磁性进行分析。以甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B和苯酚为目标降解物,在可见光下进行Bi2Mo O6/Ni-Fe LDH复合材料的光催化性能测试,以降解甲基橙溶液为例研究复合材料的光催化反应机理。结果表明,Bi2Mo O6/Ni-Fe LDH复合材料的BET比表面积随着Ni-Fe LDH含量的增加而逐渐增大,光催化活性明显提高。Bi2Mo O6/Ni-Fe LDH复合材料具有良好的稳定性,循环使用5次,甲基橙(MO)的降解率为88%。复合材料光催化降解甲基橙反应遵循一级反应动力学。可见光下,以甲基橙为目标降解物,进行Fe3O4/Ni-Al-Ce LDH/Bi2WO6复合催化剂的光催化性能测试,结果表明,Fe3O4/Ni-Al-Ce LDH/Bi2WO6复合材料中Ni-Al-Ce LDH的含量为6.5%时光催化效果最佳,复合材料具有良好的稳定性,循环使用4次,甲基橙(MO)的降解率为71%。
摘要第3-4页
Abstract第4页
第一章 绪论第7-13页
    1.1 研究背景第7页
    1.2 半导体光催化的基本原理和研究现状第7-8页
    1.3 半导体催化剂的改性技术第8-10页
        1.3.1 离子掺杂第8页
        1.3.2 贵金属沉积第8-9页
        1.3.3 染料敏化第9页
        1.3.4 复合半导体第9-10页
    1.4 含铋复合氧化物的研究第10-11页
    1.5 水滑石研究简介第11-12页
    1.6 选题的目的与意义第12-13页
第二章 实验部分第13-16页
    2.1 实验药品第13-14页
    2.2 主要仪器第14页
    2.3 催化剂的表征方法第14-15页
        2.3.1 XRD(X-射线衍射)第14页
        2.3.2 FT-IR(傅立叶变换红外)第14页
        2.3.3 SEM和TEM (扫描和透射电子显微镜)第14-15页
        2.3.4 N2吸附-脱附第15页
        2.3.5 UV-vis DRS(紫外-可见漫反射光谱)第15页
    2.4 催化剂的光催化性能测试第15-16页
第三章 Bi_2MoO_6/Ni-FeLDH复合材料的制备及可见光催化性能第16-28页
    3.1 引言第16页
    3.2 催化剂的制备第16-17页
        3.2.1 制备Bi_2MoO_6第16-17页
        3.2.2 制备Bi_2MoO_6/Ni-FeLDH复合材料第17页
    3.3 催化剂的表征第17-22页
        3.3.1 X-射线衍射表征第17-18页
        3.3.2 傅立叶红外光谱分析第18页
        3.3.3 扫描电镜和透射电镜分析第18-20页
        3.3.4 N2物理吸附-脱附曲线分析第20-21页
        3.3.5 X射线光电子能谱分析第21-22页
    3.4 催化剂的可见光催化性能研究第22-23页
    3.5 光催化降解反应动力学分析第23-24页
    3.6 光催化反应机理第24-27页
    3.7 本章小结第27-28页
第四章 Fe_3O_4/Ni-Al-CeLDH/Bi_2WO_6复合材料的制备及可见光催化性能第28-37页
    4.1 引言第28页
    4.2 催化剂的制备第28-29页
        4.2.1 制备Fe_3O_4第28-29页
        4.2.2 制备Bi_2WO_6第29页
        4.2.3 制备Fe_3O_4/Ni-Al-CeLDH/Bi_2WO_6第29页
    4.3 催化剂的表征第29-33页
        4.3.1 X-射线衍射光谱分析第29-30页
        4.3.2 拉曼光谱分析第30页
        4.3.3 紫外可见漫反射光谱分析第30-31页
        4.3.4 透射电镜分析第31-32页
        4.3.5 磁性能分析第32-33页
    4.4 催化剂的光催化性能研究第33-34页
    4.5 光催化降解反应动力学分析第34-35页
    4.6 光催化反应机理第35-36页
    4.7 本章小结第36-37页
第五章 结论第37-38页
致谢第38-39页
参考文献第39-47页
作者简介第47页
攻读硕士学位期间研究成果第47页
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