论文部分内容阅读
本论文采用溶胶-凝胶法合成了Bi4Ti3-xMxO12（x=00.5, M=Cr、Fe、Co）系列单相多晶材料,并对其进行了负载NiOx的研究,通过差热（DTA）、粉末X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis）、傅里叶-红外（FT-IR）、比表面积（BET）、扫描电子显微镜（SEM）和光催化分解水制氢实验等测试手段对这些复合氧化物的合成、结构及光催化性能进行了较为系统的探讨和研究,为铋氧层钙钛矿型复合氧化物的研究、开发和应用提供了实验依据。研究表明Bi4Ti3-xMxO12（x=00.5, M=Cr、Fe、Co）为铋氧层钙钛矿型结构,属正交晶系。UV-vis分析表明,该系列样品在可见光区有很好的吸光性能。通过BET分析发现,该系列样品的比表面积相对较大,且随着x值的增加而增大。SEM结果表明,随着金属离子掺杂量的增加,催化剂表面结晶度提高。光催化分解水制氢实验结果表明,结晶度是决定样品光催化活性的最重要因素,这是因为结晶度提高,意味着缺陷的减少,进而降低了电子-空穴对复合的几率,从而提高其光催化活性。这为开发新型高效的光催化剂提供了很好的思路。通过对Bi4Ti3-xMxO12（x=00.5,M=Cr、Co）系列样品进行光解水制氢性能测试,发现掺杂后样品的催化活性明显提高,且负载NiOx对其催化活性也有一定程度的提高,其中Bi4Ti2.6Cr0.4O12的效果最佳。这是因为Cr、Co掺杂使TiO6八面体结构发生畸变,从红外光谱中可以看出800cm-1波长处TiO6八面体结构的吸收峰随着掺杂量的增加明显减小,这对催化活性有重要意义。Bi4Ti3-xFexO12（x=00.5）也为钙钛矿型结构,属正交晶系。随着x值的逐渐增大,其在可见光区的吸收明显增强,并在波长420480nm处有一个较强的吸收峰,随着x值的增加比表面积呈上升趋势。经过掺杂后催化剂的活性反而降低。这是因为Fe掺杂使TiO6八面体结构发生畸变,从红外光谱中几乎看不出800cm-1波长处TiO6八面体结构的吸收峰。所以,选择适当的元素,进行适当的掺杂是提高可见光区催化活性的关键。