论文部分内容阅读
铋系光催化剂材料通常具有合适的价带位置和强的空穴氧化性,在有机污染物的光催化降解领域展现出潜在的应用价值。与传统的单组分铋系光催化材料相比,三组分材料具有更快的光生电荷分离效率,因而表现出显著提升的光催化活性。另一方面,多组分过渡金属磷化物因具有独特的电子结构、丰富可变的价态、良好的导电性、较高的机械强度、以及著名的协同催化效应等,在酸性或碱性条件下均表现出了优异的HER和OER活性,被认为是最有前景取代贵金属的电催化材料。本论文主要工作如下:1.采用溶剂热法在高温高压环境下,Bi2WO6纳米片释放的部分Bi3+可与Ge源发生反应生成Bi12GeO20四面体,剩余的Bi2WO6则原位锚定在Bi12GeO20四面体表面上,形成“面对面”结构的Bi12GeO20-Bi2WO6异质结四面体。然后将Ag纳米颗粒负载在Bi12GeO20-Bi2WO6表面上,得到Ag-Bi12GeO20-Bi2WO6异质结结构光催化剂。由于独特的结构和组成,例如能带结构匹配、界面紧密接触和“肖特基势垒”,使该催化剂可以有效地分离光生电荷,因此具有优异的光催化降解罗丹明B水溶液的特性。2.基于界面结构设计复合光催化体系被认为是提高软铋矿型光催化材料催化效率的有效方法。因此利用部分化学转化策略与光还原法相结合构建了新型四面体状三元复合光催剂Ag-Bi25GaO40-Bi2WO6。实验表明,当Ag的负载量为6 wt%时,所得产物具有最优的性能,在紫外可见光下辅射20分钟,罗丹明B水溶液可降解95%。此外,该催化剂对于其他有毒污染物同样具有优异的光催化降解作用。3.二维非均相光催化剂的合理设计被认为是实现光激发电子和空穴高效迁移分离的有效方法之一。如果这些分离的光激发电子未能及时去除,由于其自身的不稳定性,容易与光生空穴重新结合,从而失去优异的光催化活性。因此,利用 Bi25V040为原料,经过Ag纳米颗粒修饰制备出一种新型二维Ag-Bi7O9I3-Bi25V040光催化剂材料。实验表明,与纯的Bi7O9I3,Bi25VO40及Bi7O9I3-Bi25VO40异质结构相比,Ag-Bi7O9I3-Bi25VO40三元异质结结构具有出色的光降解罗丹明B能力。4.以均匀的Ni3[Co(CN)6]2·12H2O纳米立方块为原料,通过氨水刻蚀、多巴胺聚合包覆、前驱体金属离子配位以及热磷化过程制备出一种双功能全分解水电催化剂。位于空心立方块八个顶点上的孔洞可以允许电解液快速进入内部接触活性位点以及内部产生的气泡能够快速排出,同时氮掺杂碳的纳米立方块为电子快速转移提供了通道并且与混合金属磷化物形成了积极的协同效应,从而极大地促进了产物催化活性。OER和HER仅需251 mV和142 mV的过电位便可使电流密度达到10 mA/cm2,并且全裂解水需要的电压仅为1.63 V。5.以微孔结构的ZIF-67立方块为原料,经过溶剂辅助配体交换的方法,在甲醇溶液中与五元杂环化合物1H-1,2,3-三氮唑反应,再经过高温碳化处理得到丰富氮含量的EZIF-67-C电催化剂。实验表明,经过高温碳化EZIF-67-C仍保持了立方块形貌并且具有优异的电解水性能。图[72]表[3]参考文献[207]