【摘 要】
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随着环境和能源问题越来被人们重视,如何合理的利用光能是人们解决环境问题和能源问题的有效手段。光催化技术作为合理利用光能的手段,不仅节能环保,而且还具有污染物降解效率高,绿色有机转化路线等优点。在本文的叙述中,其主要应用于不完全苯甲醇分子,苯甲醇小分子作为最简单的芳香醇之一,它具有麻痹神经作用,而且对眼、呼吸道、以及皮肤都有危害作用。而另一方面,羰基化合物作为羟基类的氧化产物,它不仅是一些药物和香料
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随着环境和能源问题越来被人们重视,如何合理的利用光能是人们解决环境问题和能源问题的有效手段。光催化技术作为合理利用光能的手段,不仅节能环保,而且还具有污染物降解效率高,绿色有机转化路线等优点。在本文的叙述中,其主要应用于不完全苯甲醇分子,苯甲醇小分子作为最简单的芳香醇之一,它具有麻痹神经作用,而且对眼、呼吸道、以及皮肤都有危害作用。而另一方面,羰基化合物作为羟基类的氧化产物,它不仅是一些药物和香料的中间体,还在许多重要的有机合成中扮演着不可或缺的部分。Bi2WO6是最常用的光催化剂之一,作为半导体材料不仅因为它具有合适的能带宽度,而且也是稳定的光催化剂之一,但是其存在的缺点就是量子利用率低,光生电子和空穴的复合率高,从而光催化性能不理想,基于以上的缺点提高半导体光催化剂的性能是未来研究的目标之一,其次构建研究新型半导体光催化剂是未来的另一个目标。半导体光催化剂有三种常见的改性方法:第一种方法是负载型催化剂(如负载Pt、Au),第二种方法是进行掺杂(如P、W),第三种就是形成异质结结构。前三种方法是在原有的催化剂基础上对其进行改性,但是对于光催化剂本身固有的特征缺点(如带隙过宽)其作用会大大的降低,所以,研究制备新颖的光催化剂是首要问题。本文第一部分是通过水热反应,制备出了纳米花状的Bi2WO6,其中铋元素的前驱物是硝酸铋,钨元素的前驱物是钨酸钠。经过对其进行活性测试显示出未加修饰的钨酸铋对光催化选择性氧化苄醇的转化率才达到58%,其效果并不理想,所以,我们打算从制造铋量子点和氧空位两方面对钨酸铋纳米片进行改性从而提高光催化性能。用不同浓度的硼氢化钠作为还原剂,从而形成了铋量子点;另一方面,考虑到近些年来科学家们对氧空位研究的比较多,所以本文也设计制造表面氧空位,对于光催化反应来说,表面氧空位显得尤为重要,其作用主要体现在两方面,第一,表面氧空位可以增加催化剂的比表面积,从而增加了催化剂分子和底物接触,另一方面,表面氧空位可以作为电子的接受体,从而可以提高光生电子和空穴的分离效率,减少光生电子和空穴的复合。在宏观上的表现就是大大提高光催化性能。基于以上氧空位存在的优点,我们在隔绝氧气的条件下对钨酸铋纳米片进行了还原,从而形成了具有铋量子点和氧空位修饰的钨酸铋纳米片,其中,2.5BWO展现出了最高的活性。其反应活性最高有以下几个原因:第一,比表面积的增大,增加了光催化剂和底物的接触面积;第二,铋量子点和氧空位极大的增加了光催化剂对可见光的吸收能力;第三,铋量子点和氧空位可以作为电子接受体,从而减少了光生电子和空穴的复合,进而增加了光生电子和空穴的分离效率;第四,氧空位也可以作为反应活性中心,从而提高光催化性能。本文通过简单的水热反应合成了铋基光催化剂,同时用原位还原的方法将其进行改性。通过使用XRD、FESEM、HRTEM、BET、FTIR、XPS、等表征手段对催化剂的物理化学性质进行了描述。并且利用300W的氙灯,在波长大于400的条件下,利用GC2014C(Shimadzu)对光催化性能进行了测试,通过对苄醇的氧化效率可以看出2.5 BWO这一组光催化剂其性能最好。
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