鉍鈦氧化物復(fù)合半導(dǎo)體的制備及用于可見光光催化降解有機(jī)污染物的研究.pdf

1、近年來,TiO2作為半導(dǎo)體材料,以其活性高,穩(wěn)定性好,對人體無毒,成本低且光催化處理污水和凈化空氣,而被廣泛應(yīng)用,成為最有潛力的光催化劑和光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是目前困擾二氧化鈦光催化劑的應(yīng)用有兩大難題:(1)由于二氧化鈦的禁帶較寬(Eg=3.2eV),只能響應(yīng)波長在387.5nm以下的紫外光,其約占到達(dá)地面太陽能的5％,而占太陽能45％的可見光則未被有效利用；(2)二氧化鈦的光生電子和空穴容易復(fù)合,導(dǎo)致量子效率低。為了克服以上兩個缺

2、點(diǎn),很多研究的焦點(diǎn)都放在將二氧化鈦與窄帶半導(dǎo)體復(fù)合上,通過構(gòu)建異質(zhì)結(jié),能有效拓展吸收光譜向可見光方向移動和抑制光生電子-空穴的復(fù)合。本論文繼續(xù)朝著這個方向做積極地探索,制備了Bi2O3-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體,發(fā)現(xiàn)了一些有趣和有益的成果,并詳細(xì)表征其結(jié)構(gòu),形貌,表面物理化學(xué)性質(zhì)和光吸收特性,系統(tǒng)研究了其光催化行為。具體研究內(nèi)容如下:
　　 第一,利用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)增溶劑溶膠凝膠法制備Bi2O3-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體,

3、并對不同Bi-Ti原子比和不同焙燒溫度下的Bi2O3-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體進(jìn)行X射線光電子能譜(XPS),高倍透射電鏡(HRTEM),X射線衍射(XRD)和紫外可見漫反射光譜(UV-vis DRS)表征分析。研究表明,與純TiO2相比,Bi2O3的存在能有效抑制TiO2由銳鈦礦向金紅石的晶相轉(zhuǎn)變,提高TiO2熱穩(wěn)定性,抑制TiO2晶粒生長和拓寬TiO2光譜響應(yīng)范圍。以可見光(λ>400nm)光催化降解甲基橙實(shí)驗(yàn)評價(jià)光催化活性,探討了Bi-

4、Ti原子比和焙燒溫度對復(fù)合半導(dǎo)體光催化活性的影響機(jī)制。最后進(jìn)一步采用XPS和XRD研究復(fù)合半導(dǎo)體的穩(wěn)定性。
　　 第二,采用乙二醇絡(luò)合縮聚溶膠凝膠法成功制備了Bi2O3-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體,利用XPS,XRD,HRTEM,BET和UV-vis DRS進(jìn)行表征。研究表明,與純TiO2相比,Bi2O3-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體的晶粒更小,比表面積更大,對可見光的吸收更強(qiáng)。以羅丹明B在可見光下的降解實(shí)驗(yàn)評價(jià)光催化活性,實(shí)驗(yàn)表明,復(fù)合半導(dǎo)體的