鉍基含氧酸鹽微納材料的制備及其性能研究.pdf

1、眾所周知，材料結(jié)構(gòu)決定其性能。針對(duì)微納材料，這一特點(diǎn)顯然更為突出。本論文為了合成結(jié)構(gòu)新穎的半導(dǎo)體催化劑，主要采用水熱法等“綠色化學(xué)技術(shù)”制備出了一系列鉍基含氧酸鹽，其中主要包括鉬酸鉍（Bi2MoO6）、鎢酸鉍（Bi2WO6）、釩酸鉍（BiVO4）以及磷酸鉍（BiPO4）。論文中針對(duì)各目標(biāo)產(chǎn)物等進(jìn)行了一系列表征分析，并深入地探討了其生長(zhǎng)機(jī)理和光學(xué)性能，其主要實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容及結(jié)果可簡(jiǎn)要?dú)w納如下：
　　1、采用了一種簡(jiǎn)單溫和的十二烷基磺酸

2、鈉（SDS）輔助水熱法合成了一種結(jié)構(gòu)新穎的納米帶組裝的三維（3D）蜂窩狀Bi2MoO6超結(jié)構(gòu)（BMO-1）。通過(guò)對(duì)制備的樣品進(jìn)行了XRD、FESEM、HRTEM、BET和UV-vis DRS等測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)合成的BMO-1表現(xiàn)出了良好的純度和結(jié)晶性、獨(dú)特的納米帶組建的3D多孔超結(jié)構(gòu)、較大的比表面積（40.7 m2/g）以及較高的光吸收能力和在可見光區(qū)內(nèi)合適的帶隙值（2.85 eV）。同時(shí)對(duì)BMO-1提出了一種可能的SDS輔助生長(zhǎng)機(jī)理，并

3、對(duì)其制備過(guò)程中的影響因素進(jìn)行了分析探討。此外，經(jīng)過(guò)在可見光下吸附光催化降解羅丹明B（RhB）實(shí)驗(yàn)，與合成的 BMO-2（矩形片狀Bi2MoO6）等進(jìn)行對(duì)比，BMO-1展現(xiàn)出更強(qiáng)的吸附能力和更為優(yōu)秀的光催化性能。因此，結(jié)構(gòu)獨(dú)特的3D蜂窩狀Bi2MoO6超結(jié)構(gòu)對(duì)RhB等染料污染物具有突出的雙重降解能力。這一特性可主要?dú)w因于其所獨(dú)有的多孔結(jié)構(gòu)、超強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可重復(fù)利用性。
　　2、通過(guò)一種簡(jiǎn)單綠色且無(wú)表面活性劑和模板的水熱法制備了兩

4、種花球狀Bi2WO6微納材料——三級(jí)結(jié)構(gòu) Bi2WO6花狀微球（BWO-1）和二級(jí)結(jié)構(gòu) Bi2WO6花狀微球（BWO-2）。對(duì)添加不同量Bi(NO3)3·5H2O而制得的樣品進(jìn)行FESEM等各項(xiàng)表征后，發(fā)現(xiàn)三級(jí)結(jié)構(gòu)Bi2WO6花狀微球是由微小的納米片組裝而成，而二級(jí)結(jié)構(gòu)Bi2WO6花狀微球則是由較大矩形納米片構(gòu)建出來(lái)的。根據(jù)光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，BWO-1比 BWO-2有明顯更強(qiáng)的可見光光催化性能，這主要是由于表征分析出 BWO-1在（1

5、00）晶面有更顯著取向性生長(zhǎng)、有更大的比表面積和更獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)。此外，由于制備的兩種獨(dú)特Bi2WO6微納材料催化劑具備良好的可分離性、易吸附性、穩(wěn)固性和再循環(huán)能力，兩者在將來(lái)可能被廣泛應(yīng)用于可見光下的環(huán)境催化等方面。
　　3、選擇了一種簡(jiǎn)單的室溫沉淀和隨后的煅燒路徑成功獲得了單斜相的BiVO4蜂窩球（BVO-2）。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)煅燒溫度對(duì)BiVO4蜂窩球的形成過(guò)程有重大影響，并對(duì)不同溫度下微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析討論。與四方相BiVO4

6、實(shí)心球（BVO-1）對(duì)比，經(jīng)光催化測(cè)試發(fā)現(xiàn) BVO-2在極少量助催化劑 H2O2的輔助下展現(xiàn)出了相對(duì)更好的可見光驅(qū)動(dòng)光催化性能。此外，BVO-2因其具有超高的穩(wěn)定性和耐用性，在污水處理和太陽(yáng)能利用方面都將有巨大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　4、使用乙二醇（EG）和H2O以及兩者的混合物作為溶劑，通過(guò)一種簡(jiǎn)單的溶劑熱法制備了一系列的單斜相BiPO4晶體。針對(duì)EG和H2O的體積比對(duì)BiPO4晶體的生長(zhǎng)過(guò)程、形貌和尺寸變化的影響作了詳細(xì)的討論。