納米Bi2S3及其復合材料的可控制備與光催化性質(zhì)研究.pdf

1、當今社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，越來越多的環(huán)境資源問題需要得到處理。在這些問題中，工業(yè)廢水、有機染料廢液的處理顯得尤為重要，目前主要的處理方式中，半導體光催化技術具有成本低廉、綠色環(huán)保等特點而被大家所關注，已逐漸應用在廢水處理領域，隨著時間推移，這種技術也逐漸成熟。光催化技術降解有機染料的原理是當太陽光照射到光催化劑，催化劑所吸收的能量大于或等于自身能帶間隙的光子，催化劑價帶的電子被激發(fā)，躍遷到導帶，同時在價帶會形成空穴，隨后電子空穴對產(chǎn)生分離，

2、電子具有還原性，可以與氧氣結合形成超氧自由基，空穴具有氧化性，可以與水分子結合生成羥基自由基，其中超氧自由基最終也會轉化成氧化性比較強的羥基自由基，將有機染料大分子降解成無機小分子，最終起到無害化目的。硫化鉍半導體納米材料是一種無毒、無污染、成本低廉、對可見光有充分吸收的新型光催化劑，本文著重研究了不同合成條件對制備納米硫化鉍的影響，同時也探究了硫化鉍與不同碳類材料復合后的光催化性能。主要研究內(nèi)容及結果如下:
　　(1)以五水硝酸

3、鉍和硫脲作為反應的原料，通過水熱方法制備硫化鉍納米材料，控制不同的合成條件來研究產(chǎn)物之間形貌的差異。利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紫外-可見光譜、熒光光譜來研究樣品的結晶度、形貌特點以及光學性質(zhì)。反應物不同比例的實驗數(shù)據(jù)表明，過量的硫源有利于硫化鉍的生成，并形成良好的結晶;不同反應溶劑實驗結果顯示以丙三醇作為溶劑時，得到的產(chǎn)物形貌較好;加入表面活性劑的可獲得較多的花瓣結構，并起到了防止團聚的作用;還發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高，

4、硫化鉍納米花的尺寸明顯增加，而隨著合成時間的增加，硫化鉍納米花的尺寸也出現(xiàn)了一定程度上的變大，且產(chǎn)物形貌由納米線組成的球變成了納米束組成的球。發(fā)現(xiàn)以丙三醇為溶劑、硫源過量、溫度為120℃、反應時間為12h條件下得到的產(chǎn)物最好，且具有良好的光學性質(zhì)，強烈的吸收900nm波長以下的可見光，可產(chǎn)生熒光發(fā)射峰位于778nm的紅外光。
　　(2)以硫氰酸銨和氯化鉍為前驅體，通過一步煅燒法制備Bi2S3/C3N4納米復合材料，并探究不同硫化鉍

5、含量、不同煅燒溫度、不同硫源對產(chǎn)物成分、結構的影響，同時研究了該復合材料催化降解羅丹明B的能力，發(fā)現(xiàn)不同硫源條件下合成的產(chǎn)物光催化性能存在差異;當Bi2S3/C3N4納米復合材料反應物比例為0.5％時表現(xiàn)的光催化效率最好，光照30min后染料降解率能達到90％;隨著煅燒溫度的上升，復合材料光催化效率也逐漸增加。
　　(3)以五水硝酸鉍和硫脲為反應物，同時硫脲充當還原劑，通過一步水熱法制備出Bi2S3/RGO納米復合材料。探究了不同