论文部分内容阅读
随着环境污染和能源短缺问题的口趋严重，光催化作为利用可再生能源(太阳能)进行污染治理的一种新型手段，受到人们的密切关注。光催化应用于污染治理的优点，包括能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染以及能有效地将有机污染物分解为CO2和H2O等。
本论文以研制新型可见光响应光催化剂为主要目标，利用水热法和低温燃烧法等手段，合成了几种新型的可见光光催化剂。运用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜分析(TEM)、扫描电子显微镜分析(SEM)以及紫外可见漫反射光谱分析(UV-vis)等手段详细表征了其晶相结构、微观形貌和光吸收特性。并以有机染料为有机污染物模型，研究了所合成的材料在可见光下的光催化性能。本课题涉及了化学科学、物理科学、纳米科学以及材料学几大热点领域，具有一定的学术和应用价值。论文的主要内容如下：
1.新型可见光响应光催化剂——S-In(OH)3立方体的水热合成及其光催化性能的研究
利用水热法首次制得高光催化活性的S掺杂In(OH)3立方体。其分散性好，平均粒径为250 nm。以罗丹明B为降解对象，使用S-In(OH)3在可见光照射下，有机染料罗丹明B60 min后脱色率达90.1％。
通过对不同反应条件的对比发现，当pH=3.4，In(NO3)3·4.5H2O浓度为0.04mol/L，S/In=1.5，T=180℃时，产物形貌最佳；当pH=11，反应物中S/In=1.5的时候，产物的光催化效果最好，对应降解实验中染料60 min后脱色率高达98.3％。
实验结果表明，不具有光催化活性的宽带隙In(OH)3半导体，经过S掺杂后转变为具有可见光响应的光催化活性。最后从能带角度探讨了光催化材料S-In(OH)3中S元素的掺杂机理。
2.新型可见光响应光催化剂——铋酸钡BaBi2O4的低温燃烧法合成及其光催化性能的研究
首次通过低温燃烧合成法在低温下合成了可见光光催化活性的BaBi2O4光催化剂。以乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸(CA)的混合物为燃料，在摩尔比例为M:CA:EDTA=1:2:1(M为金属离子)时合成了BaBi2O4光催化剂。合成温度为600℃，远低于常规固相反应的900℃。
通过对产物进行表征，首次发现BaBi2O4是一种良好的可见光响应光催化剂。以亚甲基蓝溶液为降解对象，在可见光下利用该材料催化降解，经过120 min后染料脱色率达43.6％。
3.CuS交叉纳米片超结构的微界面法合成
通过一种有机微界面反应方法制得了分散性良好的CuS纳米超结构。通过XRD，SEM，TEM，EDS，SAED和HRTEM对产物进行表征，发现该CuS纳米晶超结构由六边形.基片和沿着基片对角线方向生长的六边形纳米片构成，纳米片的大小约为350 nm，厚度约为20 nm。对微界面反应条件下这种纳米超结构的形成过程和机制进行了讨论。