水熱法合成CdS/Bi2MoO6異質(zhì)結(jié)光催化劑及其高效可見(jiàn)光催化活性研究


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目錄
第一章 緒論……………………………………………………………………………………………………1
1.1半導(dǎo)體光催化研究現(xiàn)狀………………………………………………………………………………1
1.2光催化中的機(jī)理和存在的問(wèn)題………………………………………………………………………2
1.3異質(zhì)結(jié)光催化研究的現(xiàn)狀……………………………………………………………………………4
1.4鉬酸鉍光催化劑………………………………………………………………………………………6
1.5硫化鎘的研究現(xiàn)狀……………………………………………………………………………………8
1.6 CdS/Bi2MoO6異質(zhì)結(jié)的研究意義實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)催化機(jī)理分析…………………………………………9
第二章 實(shí)驗(yàn)合成………………………………………………………………………………………………11
2.1 Bi2MoO6的制備 ……………………………………………………………………………………11
2.2 CdS/Bi2MoO6納米異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備…………………………………………………………11
2.3光催化降解實(shí)驗(yàn)……………………………………………………………………………………11
2.4限制活性成分………………………………………………………………………………………11
第三章 催化劑的表征及結(jié)果分析……………………………………………………………………………13
3.1 XRD…………………………………………………………………………………………………13
3.2 SEM、TEM和HRTEM………………………………………………………………………………14
3.3 XPS 分析……………………………………………………………………………………………14
3.4熒光發(fā)射光譜…………………………………………………………………………………………15
3.5紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)………………………………………………………………………………16
3.6光催化降解實(shí)驗(yàn)……………………………………………………………………………………17
3.6.1對(duì)RhB的降解…………………………………………………………………………17
3.6.2 對(duì)MB和TC的降解……………………………………………………………………………17
3.7可能的光催化機(jī)理…………………………………………………………………………………18
3.7.1活性氧的作用………………………………………………………………………………18
3.7.2 CdS/Bi2MoO6的光催化劑機(jī)制………………………………………………………………18
3.8循環(huán)實(shí)驗(yàn)……………………………………………………………………………………………19
第四章 結(jié)論……………………………………………………………………………………………………21
致謝……………………………………………………………………………………………………………22
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………………………23




摘要：光催化在直接利用太陽(yáng)能解決環(huán)境污染和能源短缺兩大問(wèn)題上表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景。在過(guò)去幾十年里，這一領(lǐng)域正逐步地深入發(fā)展。光催化劑作為光催化的核心部分，研究和開(kāi)發(fā)具有高活性的可見(jiàn)光催化劑成為光催化領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。常見(jiàn)的半導(dǎo)體光催化劑主要存在以下幾點(diǎn)不足: (1)僅能吸收太陽(yáng)光中的紫外光部分(僅占太陽(yáng)光能量的4%)，在可見(jiàn)光區(qū)幾乎沒(méi)有響應(yīng); (2)催化劑對(duì)光的吸收效率不高; (3)光生電子和空穴的分離效率低;(4)光催化劑的穩(wěn)定性差，容易發(fā)生光腐蝕; (5)光催化劑的制備過(guò)程復(fù)雜，需要引入有毒有害溶劑或者結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑; (6)光催化劑難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn); (7)在太陽(yáng)光下活性不高等。因此，開(kāi)發(fā)綠色、簡(jiǎn)單、容易規(guī)模化生產(chǎn)的光催化劑合成方法，制備高效、穩(wěn)定的可見(jiàn)光催化劑，揭示光催化劑與光催化活性之間的內(nèi)在關(guān)系，是當(dāng)前光催化領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。
含鉍光催化劑因其能吸收可見(jiàn)光、催化活性高而具有廣闊的應(yīng)用前景。眾所周知單一半導(dǎo)體催化劑，由于其光激的電子空穴很容易復(fù)合，通常具有較低的光催化性能。構(gòu)建具有能帶位置匹配的異質(zhì)結(jié)光催化體系作為一種高效的方式，不僅能有效地提高光生電子空穴分離效率，而且還可以拓寬光譜響應(yīng)范圍。因此，開(kāi)發(fā)具有較高的光催化活性的新異質(zhì)結(jié)光催化劑仍然是一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。本研究成功的通過(guò)兩步水熱法制備了新型CdS/ Bi2MoO6異質(zhì)結(jié)光催化劑。制備的樣品進(jìn)行了一系列測(cè)試表征（XRD，SEM，TEM，XPS，UV-Vis和PL等）。制備的樣品在可見(jiàn)光照射下(λ>420 nm)，對(duì)不同種類(lèi)的有機(jī)染料和四環(huán)素的降解都表現(xiàn)出高催化活性。CdS-2的樣本對(duì)羅丹明B(Rh B)表現(xiàn)出最高的光催化降解活性，分別是純CdS和Bi2MoO6的3.7和25.3倍。此外，通過(guò)捕獲實(shí)驗(yàn)來(lái)分析該復(fù)合體系光催化反應(yīng)過(guò)程中可能的催化機(jī)理。結(jié)果表明，e-，h+和R26;O2-是RhB光催化降解的主要活性物種。此外，所制備的樣品具有良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)利用性，這有利于它的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水熱法；異質(zhì)結(jié)；CdS/Bi2MoO6；可見(jiàn)光；光催化；RhB的降解