中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 冯俊华中科技大学 2018年硕士导师: 张敬东共63页

摘要 : 光电催化技术是一种高效、绿色、可持续的高级氧化技术，其中光阳极材料的性能决定着光电催化效率。本文采用不同的方法制备了BiVO4/ZnO、Bi2S3/Bi2O3/WO3光阳极薄膜材料，利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、荧光和紫外可见漫反射等多... 展开

关键词 : 异质结薄膜铋系半导体制备工艺光电催化性能

2. 基于铋系半导体的新型光催化剂的设计、制备及其性能研究

[学位论文] 薛松兰州大学 2016年硕士导师: 贺德衍共63页

摘要 : 自从人们发现氧化物半导体二氧化钛具有光催化性能以来，越来越多的半导体被观察到具有光催化性能，而且，光催化也成为一种研究半导体内载流子行为的重要手段。在众多的半导体光催化剂中，铋系半导体因为可以响应可见光、抗光腐蚀能力强、对生... 展开自从人们发现氧化物半导体二氧化钛具有光催化性能以来，越来越多的半导体被观察到具有光催化性能，而且，光催化也成为一种研究半导体内载流子行为的重要手段。在众多的半导体光催化剂中，铋系半导体因为可以响应可见光、抗光腐蚀能力强、对生物无毒、对环境无污染等优点而受到广泛重视。然而，它们对可见光的利用率较低、电子空穴对复合率较高以及量子效率较低等缺点限制了在实际中的应用。本论文针对铋系半导体材料作为光催化剂所存在的问题，以BiVO4、Bi2WO6和Bi2O3为主要研究对象，通过材料复合和元素掺杂等方法，试图提高它们的可见光利用率和量子效率，降低载流子的复合率，并研究了载流子在其内部的分离和输运机制。主要的研究内容和实验结果如下： 1.通过简单的溶剂热法制备了病毒状BiVO4/Bi2WO6复合物、纯BiVO4和Bi2WO6纳米颗粒，系统分析了BiVO4摩尔量对复合物的结构和光催化性能的影响。实验结果表明，BiVO4摩尔百分数为50%的复合物呈现最优的光催化性能。可见光照射60 min后，溶液中罗丹明 B的分解率达到了91%。通过对BiVO4/Bi2WO6复合物的结构、紫外漫反射光谱以及光降解过程的分析我们发现，光致界面电荷转移对光生载流子的分离和输运起到了关键作用，提高了对可见光的利用率，并在一定程度上降低了载流子的复合率，进而改善了光催化性能。 2.采用成本低廉、环境友好的超声分散方法制备了N掺杂Bi2O3/g-C3N4复合物，通过改变前驱物中g-C3N4的浓度，系统分析了g-C3N4含量对复合物光催化性能的影响。实验结果表明，N掺杂Bi2O3被g-C3N4薄层包覆，当g-C3N4的质量分数为66.7%时，复合物表现出最佳的光催化性能，溶液中的罗丹明B在可见光照射15 min后分解率达到了94.4%，分别是纯g-C3N4的4.6倍和纯Bi2O3的8.2倍。光催化性能的提高是由于复合物对可见光吸收的增强以及其中的Bi2O3纳米颗粒与g-C3N4包覆层的协同效应。 3.利用简单的水热法一步合成了球状Bi2O3/a-Fe2O3复合物。通过改变前驱物中硝酸铁的浓度，系统地分析了a-Fe2O3的含量对复合物结构和光催化性能的影响。实验结果表明，Bi2O3/a-Fe2O3复合物是纳米颗粒构成的介孔球，其光催化性能相对于纯Bi2O3和纯a-Fe2O3有很大的提升。当a-Fe2O3的摩尔百分数为30%时，Bi2O3/a-Fe2O3复合物的光催化性能最佳，溶液中的罗丹明 B在可见光照射60 min后分解率超过了95%。光催化性能的改善一方面是由于与a-Fe2O3的复合增强了Bi2O3对可见光的吸收，另一方面是由于在Bi2O3和a-Fe2O3之间形成了异质结等特定的载流子输运结构，提高了载流子的分离率。收起

关键词 : 铋系半导体光催化剂量子效率输运机制

3. 基于铋系半导体的异质结光催化剂的制备与性能研究

[学位论文] 蒋鹏长沙理工大学 2021年硕士导师: 李海斌共82页

摘要 : 随着科技的日益发达，人们的生活水平的提高，世界人口呈爆发式增长，人口的剧增导致了很多问题，其中环境问题成了目前急需解决的问题。光催化技术能直接利用太阳能，将有机污染物催化为无毒的小分子、二氧化碳和水，是真正的绿色、环保的解决方案。... 展开随着科技的日益发达，人们的生活水平的提高，世界人口呈爆发式增长，人口的剧增导致了很多问题，其中环境问题成了目前急需解决的问题。光催化技术能直接利用太阳能，将有机污染物催化为无毒的小分子、二氧化碳和水，是真正的绿色、环保的解决方案。二氧化钛等比较常见的光催化剂，因为对太阳光的利用率低而难以实际应用。与之相比，新型的Bi系光催化剂因其独特的能带结构、可见光催化活性高稳定性等特点而逐渐受到广泛的研究。单一的Bi系光催化剂仍存在光生电子空穴复合率高等缺点，为了获得更高活性的光催化剂，本文以BiVO4、Bi2WO6两种Bi系光催化剂为基体，设计并制备了BiVO4@Cu2O核壳异质结和分层花状Bi2O2CO3/Bi2WO6异质结这两种复合光催化剂。本文的主要内容如下: (1)以五水硝酸铋和原钒酸钠为原料制备了BiVO4纳米球基体，再以CuSO4·5H2O为原料，通过沉积-还原-结晶过程使Cu2O负载在BiVO4表面形成了BiVO4@Cu2O核壳异质结光催化剂。采用XRD、SEM、TEM和XPS等表征手段证实了BiVO4@Cu2O核壳结构。根据表征结果，提出了BiVO4纳米球表面形成Cu2O壳层的机制。与单一BiVO4和Cu2O光催化剂相比，BiVO4@Cu2O核壳异质结有着更高的光催化活性，并且在Cu2O/BiVO4质量比为0.14时，BiVO4@Cu2O表现出最高的光催化活性:在可见光下70min可以完全降解RhB溶液。根据实验结果和计算出的能带位置，提出了BiVO4@Cu2O核壳异质结在可见光下降解RhB溶液的光催化机理。 (2)以五水硝酸铋和二水钨酸钠为原料，SDS为结构导向剂，通过一步水热法制备了分层花状Bi2O2CO3/Bi2WO6异质结光催化剂。采用XRD、SEM、TEM、HRTEM、UV-vis对所制样品进行表征分析。根据表征的结果，提出了分层花状Bi2O2CO3/Bi2WO6异质结形成的机制:SDS作为结构导向剂在Bi2WO6上选择性吸附，导致Bi2WO6自组装的方式形成了分层花状结构;尿素分解出的CO32-与Bi2WO6反应，导致了Bi2WO6原位碳酸盐化生成Bi2O2CO3，从而形成具有良好界面的Bi2O2CO3/Bi2WO6异质结。通过可见光下降解MB来评估了分层花状Bi2O2CO3/Bi2WO6异质结光催化剂的性能。结果表明:Bi2O2CO3/Bi2WO6异质结比Bi2WO6的光催化活性更高，这是由于异质结界面处的电场辅助电荷转移，提高了光生载流子的传输速率;分层花状结构的Bi2O2CO3/Bi2WO6异质结比片状结构的光催化活性更高，这是由于分层花状结构的比表面积更大，活性位点更多;Bi2O2CO3质量分数为0.18时，分层花状结构的Bi2O2CO3/Bi2WO6异质结表现出最高的光催化活性，在140min时，将MB完全降解。根据实验结果和计算出的能带位置，提出了分层花状Bi2O2CO3/Bi2WO6异质结在可见光下降解MB溶液的光催化机理。收起

关键词 : 异质结光催化剂核壳结构分层花状结构铋系半导体

4. 钨酸铋基光催化材料的制备及性能研究

[学位论文] 刘洋哈尔滨师范大学 2016年硕士导师: 徐玲玲共65页

摘要 : 近年来，随着科技的发展，环境污染和能源问题日益严重。半导体光催化技术在解决环境和能源问题方面受到了广泛的关注。铋系光催化材料是近年来开发的新型高效半导体光催化材料，其独特的Autivillius和Sillén结构。这种结构非常有利于提升光催化性能... 展开近年来，随着科技的发展，环境污染和能源问题日益严重。半导体光催化技术在解决环境和能源问题方面受到了广泛的关注。铋系光催化材料是近年来开发的新型高效半导体光催化材料，其独特的Autivillius和Sillén结构。这种结构非常有利于提升光催化性能。钨酸铋作为铋系材料的重要成员，其结构由（WO4）2-层和（Bi2O2）2+层交替组合而成。是较好的光催化材料。本文利用水热法合成了纯相的Bi2WO6材料，在此基础上，通过碱刻蚀的方法可以成功的合成氧缺陷的Bi2WO6-x光催化剂。电子顺子共振测试（EPR）直接证明了样品中确实形成了氧空位。X射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman）等测试也能证明氧空位的存在。氧空位在Bi2WO6的导带和价带之间形成了施主能级，在减小禁带宽度的同时，也提高了导带光生电子的还原能力。高还原能力的电子可以通过多步反应形成·OH。通过罗丹明B（RhB）的降解实验证明Bi2WO6-x光催化剂具有高效的光催化性能。通过光沉积的方法制备了MnOx/Bi2WO6复合材料。通过XRD表明光沉积后样品中存在MnOx，利用改变沉积液中硫酸锰浓度的方法，可以有效的控制Bi2WO6材料上沉积的MnOx的含量。利用XPS测试表明了光催化材料中有Mn元素的存在，进一步证明了沉积上了MnOx。MnOx/Bi2WO6复合材料在可见光下降解RhB的实验表明，相对于纯相的Bi2WO6材料，MnOx/Bi2WO6复合材料表现出优越的光催化性能。采用退火的方法还原合成Bi@Bi2WO6复合光催化剂。对复合催化剂进行XRD、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、XPS、紫外可见漫反射（DRS）等表征，分析复合材料的结构、形貌、元素成分、光催化活性等性质。结果表明复合催化剂为片状结构，并检测到了单质Bi的存在。利用罗丹明B为目标降解物评价复合催化剂的光催化性能，光催化测试表明在可见光的照射下，复合材料表现出优异的光催化性能，并找到了Bi@Bi2WO6复合材料的最优比例。收起

关键词 : 光催化剂铋系半导体电子迁移光化学反应

5. 几种铋系复合光催化材料的制备及其光催化性能的研究

[学位论文] 姜健淮北师范大学 2015年硕士导师: 张茂林共63页

摘要 : 铋系半导体是一种重要的光催化材料，但是单一的铋系半导体光催化材料量子效率不高，而且容易发生光生电子-空穴复合，从而限制了铋系光催化材料的应用范围。为了解决这一问题，本文通过合成复合铋系半导体材料，来提高其光催化活性。主要研究内容包括... 展开铋系半导体是一种重要的光催化材料，但是单一的铋系半导体光催化材料量子效率不高，而且容易发生光生电子-空穴复合，从而限制了铋系光催化材料的应用范围。为了解决这一问题，本文通过合成复合铋系半导体材料，来提高其光催化活性。主要研究内容包括以下几个方面：以Na2WO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O为原料，采用机械球磨和煅烧两步制备出复合 Bi2O3/Bi2WO6纳米复合物。通过 X-射线衍射分析、紫外-可见漫反射光谱对Bi2O3/Bi2WO6进行表征。通过改变实验条件，研究了各种反应因素（如球磨时间，煅烧时间，Bi2O3负载量）对合成产物组成的影响。光催化性能测试结果表明：合成的Bi2O3/Bi2WO6在可见光的照射下对罗丹明B有很好的降解效果，光照2 h后其对罗丹明B可以达到98%的降解率。以 NH4VO3和Bi(NO3)3·5H2O为原料，采用机械球磨和煅烧两步法制备Bi2O3/BiVO4纳米复合物。通过 X-射线衍射仪、紫外-可见漫反射光谱对产物进行表征。考察了球磨时间对复合物组成的影响。光催化性能测试结果表明：合成的Bi2O3/BiVO4在可见光的照射下2 h对MO的降解率可达85%。以商品Bi(OH)3和NH4VO3为原料，通过简单的热溶剂法制得Bi(OH)3/BiVO4复合物。借助X-射线衍射仪、扫描电镜和紫外-可见漫反射光谱对所得的样品进行表征。考察了纳米复合物中Bi(OH)3和BiVO4的不同比例对复合物光催化活性的影响，结果表明4 Bi(OH)3/BiVO4复合物的催化活性最好。以Na2WO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O为原料，通过控制HNO3的加入量和反应温度，制得 H2WO4/Bi2WO6纳米复合物。借助 X-射线衍射仪、透射电镜对所得样品进行表征。通过改变实验条件，考察了酸的加入量和反应温度对合成复合物组成的影响。光催化性能测试结果表明：合成的 H2WO4/Bi2WO6在可见光的照射下对MO有很好的降解效果，并且明显高于单一的H2WO4和Bi2WO6。收起

关键词 : 铋系半导体纳米复合物光催化剂光催化活性

6. 碘氧铋基材料光催化性能的改性研究

[学位论文] 范琳琳哈尔滨师范大学 2016年硕士导师: 徐玲玲共59页

摘要 : 目前，环境污染问题以及城市污水排放问题日益突出，成为亟待解决的重要难题。近30年来，利用半导体光催化剂对污水处理的相关研究受到了广泛关注。铋系半导体因其具有独特的层状结构，即Aurivillius-related氧化物家族的(Bi2O2)2+，它将与其它无机原... 展开目前，环境污染问题以及城市污水排放问题日益突出，成为亟待解决的重要难题。近30年来，利用半导体光催化剂对污水处理的相关研究受到了广泛关注。铋系半导体因其具有独特的层状结构，即Aurivillius-related氧化物家族的(Bi2O2)2+，它将与其它无机原子或原子团交叠而表展出优良的光催化性能。BiOI光催化剂具有窄带隙，光谱响应范围大的特点。但是由于其带隙过窄导致光生电子-空穴对分离后极易复合影响了光催化活性，从而使其应用受到限制。本文主要围绕如何提高BiOI的可见光光催化性能开展了以下工作。共沉淀方法合成BiOI光催化剂作为前躯体，利用原位离子交换的方法制备出Bi2MoO6/BiOI复合光催化剂。XRD结果显示纯相BiOI为正四面体晶体结构、纯相Bi2MoO6为正交型晶体结构；通过XPS测试对样品元素成分进行分析；利用SEM观察纯相 BiOI具有花状结构，离子交换后不改变整体形貌，只是不同复合比例的光催化剂其样品表面会出现不同尺寸的孔径；利用DRS测试对样品的光学性能进行分析，确定其禁带宽度为1.94eV。利用光电流和阻抗的测试证明了复合后样品的电子转移率和分离率明显增强，这也是复合光催化剂催化性能提高的根本原因。捕获自由基的实验表明复合后的样品以空穴（h+）作为主要的活性自由基。通过固相还原法制备Bi/BiOI光催化剂。以罗丹明B（RhB）作为目标染料检测其光催化性能；利用XRD、SEM、DRS和EIS等测试方法对复合后形成的Bi/BiOI光催化材料的结构、形貌、光学性能及电子迁移率等进行表征。结果表明，复合光催化剂其催化性能具有复合比例的最优值。结合光催化活性测试和捕获剂实验探讨Bi/BiOI复合半导体光催化材料在可见光下降解RhB染料的反应机理。采用共沉淀法制备Ce掺杂BiOI半导体光催化材料。利用XRD、XPS、SEM、DRS、SPV等测试手段对样品结构、组成元素、形貌、吸光范围及电子的分离和迁移率进行分析。结果显示0.04%掺杂样品在可见光下降解罗丹B效果最优，并通过捕获自由基的实验数据分析了光催化降解机理。收起

关键词 : 光催化剂铋系半导体电子迁移光化学反应

7. 几种铋系半导体微纳米结构的合成及光催化性能研究

[学位论文] 胡胜鹏哈尔滨工业大学 2014年博士导师: 甄良共155页

摘要 : 人类社会的快速发展导致了资源的快速消耗，也带来了巨大的环境危机。光催化技术能够利用丰富的太阳能来降解有机污染物等，这对解决环境危机有非常重要的意义，其中尤为重要的是半导体光催化技术的应用。TiO2是迄今为止研究最广泛的半导体光催化剂。... 展开人类社会的快速发展导致了资源的快速消耗，也带来了巨大的环境危机。光催化技术能够利用丰富的太阳能来降解有机污染物等，这对解决环境危机有非常重要的意义，其中尤为重要的是半导体光催化技术的应用。TiO2是迄今为止研究最广泛的半导体光催化剂。然而，以TiO2为代表的部分半导体由于带隙较宽、光生载流子容易复合等缺陷而难以被广泛应用。为使光催化技术进一步走向实用化，开发具有可见光响应的高效光催化剂已是必然趋势。近年来，铋系半导体由于其独特的能带结构而能吸收可见光，且具有高的光催化降解活性，因而越来越受到人们的关注，学者们也对其进行了广泛的研究。本文主要通过对Bi2WO6和BiVO4两种铋系半导体进行形貌调控、掺杂和半导体复合，以此来促进其光催化过程中载流子的有效分离和迁移，进而实现高效地可见光催化降解污染物。所采用的合成工艺包括水热/溶剂热工艺，以罗丹明 B(RhB)目标污染物来表征合成产物的光催化降解活性。主要研究成果概括如下。通过调控不同的反应溶剂和反应参数，在混合溶剂热工艺下分别合成出了具有三维分级结构和空心结构的Bi2WO6光催化剂。反应物均溶于乙二醇并形成络合。当水为添加剂时，合成得到直径约1μm、由纳米片组装而成的多孔Bi2WO6三维分级结构，产物形貌呈多层交叉分布，且具有高的比表面积(20.4 m2 g-1)。反应温度、反应时间和反应溶剂对产物物相及形貌有很大影响。对中间产物分析结果表明取向聚集和Ostwald熟化是三维分级结构形成的主要机制。当以无水乙醇作添加剂时，合成得到由大小为10-20 nm的纳米颗粒组成的Bi2WO6空心结构，该形貌具有更高的比表面积(65.04 m2 g-1)。适当的反应温度和反应时间有利于空心结构的形成；Bi2WO6空心结构的形成机制主要是“溶解-优先形核和长大-Ostwald熟化”机制。对比两种形貌 Bi2WO6光催化剂的可见光催化降解 RhB活性发现，虽然Bi2WO6三维分级结构和Bi2WO6空心结构都具有好的可见光降解活性，且都表现出优异的光降解循环特性和化学稳定性，但是首次可见光降解实验结果说明Bi2WO6空心结构的活性更佳，分析其原因在于 Bi2WO6空心结构组成单元更小，光生载流子能快速迁移至表面；而且其比表面积比三维分级结构高，更利于污染物与催化剂间的接触。以硝酸铋和偏钒酸铵为原料，以乙二醇和水做混合溶剂，通过溶剂热工艺合成出椭球状形貌 BiVO4。由于产物低的比表面积和高的载流子复合速率，椭球状 BiVO4具有差的可见光降解 RhB活性。通过煅烧、掺杂和形貌控制三个方面来提升椭球状 BiVO4的可见光催化降解活性。(1)通过适当的煅烧温度能够提升催化剂的结晶性，减少内部缺陷，因此能够提升性能。(2)通过一步溶剂热工艺成功地合成出了F掺杂BiVO4光催化剂，少量的F能够进入BiVO4晶格并提升光催化降解活性，原因可能是F进入到晶格后所产生的晶格畸变和杂质能级能够扩展BiVO4光催化剂的光吸收范围，同时降低光生载流子的复合速率；但过量引入 F会引起氟离子吸附于其表面，会降低催化活性。(3)通过向反应体系中加入Na2EDTA·2H2O，能够使BiVO4的形貌从椭球状逐渐转变成球状，且组成单元也在减小；研究表明 EDTA分子与EG的协同作用是形貌调控的关键因素，主要调控的是产物的长径比和组成单元尺寸；可见光降解RhB活性表明经形貌调控后催化剂的光催化降解活性明显提升。以Bi2WO6三维分级结构为模板，通过二次水热反应合成出了n-n型Bi2S3/Bi2WO6复合半导体。由于 Bi2S3和Bi2WO6适当的能带位置，通过窄带隙半导体 Bi2S3的敏化作用，复合半导体在可见光照射下能够使光生载流子快速迁移，达到载流子分离的目的，性能测试结果说明了复合后能提升催化剂的光催化降解活性。此外，以椭球状BiVO4为模板，经二次水热反应成功地合成出了p-n型BiOCl/BiVO4复合半导体，可见光降解RhB实验表明复合后催化剂的降解活性明显提升；模拟光照下复合半导体的降解活性又有进一步提升。通过分析能带位置及 p-n结的作用发现，p-n结中形成的内建电场不仅会促进光生载流子的快速迁移，而且还会抑制载流子的复合。在可见光照时，BiVO4被激发的电子能够快速迁移至 BiOCl，使光生载流子有效分离；在模拟光照时， BiVO4和BiOCl都能够被激发，因此更多的载流子能够在内建电场的作用下快速有效地迁移，促使光催化降解活性的进一步提升。收起

关键词 : 铋系半导体微纳米结构光催化性能合成工艺

8. 铋系半导体复合材料的制备及其光催化性能研究

[学位论文] 严磊扬州大学 2022年硕士导师: 吴晓歌；凌晨共75页

摘要 : 随着工业化的快速发展和环境问题的加剧，有机污染物在全球范围内成为难以治理的突出问题。近年来，人们采用了物理吸附、生物降解和化学氧化等多种方法来解决这一严重问题。然而，这些方法存在高成本、降解难、二次污染和其他次生问题。开发一种经济... 展开随着工业化的快速发展和环境问题的加剧，有机污染物在全球范围内成为难以治理的突出问题。近年来，人们采用了物理吸附、生物降解和化学氧化等多种方法来解决这一严重问题。然而，这些方法存在高成本、降解难、二次污染和其他次生问题。开发一种经济有效、环境友好、高效的污水处理系统仍然是一个巨大的挑战，光催化被视作最有前景的能源和环境问题的解决方案之一。在太阳光谱中，可见光(400-750nm)的比例为43％，远高于紫外光(4％)，这使得研究人员热衷于开发各种可以被可见光激活的光催化剂。这些光催化材料包括g-C3N4、铋系半导体和过渡金属硫化物，然而许多光催化剂的光催化活性受到光子的光响应范围和量子效率的限制。据报道，构建异质结构光催化剂可以显著地结合两种或两种以上具有匹配能带结构的半导体材料的优点，同时实现光吸收范围的扩展和电荷分离效率的提升。本工作采用一系列不同方法来构建异质结，提高铋系半导体的光催化性能。 (1)通过酸碱改性，原位合成了不同含量的Bi2O2CO3/BiOIp-n异质结光催化剂。该材料通过利用Bi2O2CO3和BiOI能级匹配的特点，成功构建p-n结，提供足够的异质结接触界面，从而有效抑制光诱导产生的电子-空穴对的重组，显著提升光催化性能。在可见光下，Bi2O2CO3/BiOI复合材料显示出比纯Bi2O2CO3和BiOI具有更高的光催化活性，其对罗丹明B(RhB)的光催化降解速率约为纯Bi2O2CO3的16倍和纯BiOI的2倍。同时，其可见光下两小时内对双酚A(BPA)、环丙沙星(CIP)和四环素(TC)均能降解50％以上，在污水处理中具有广谱性。 (2)通过简单的一锅室温法合成了具有良好光催化性能的Bi2O2CO3/Bi4O5Br2还原氧化石墨烯Z型异质结。Bi2O2CO3和Bi4O5Br2的超薄纳米片是在rGO上原位生长的。Bi2O2CO3/Bi4O5Br2形成的富含氧空位(OVs)的二维/二维(2D/2D)Z型异质结有效地导致了Bi4O5Br2较低的负电子还原电位以及Bi2O2CO3较高的正电子氧化电位，显示出更好的还原/氧化能力。CO2到CO的光催化还原效率(12.91μmol·g-1·h-1)比纯BOC(4.18μmol·g-1·h-1)高3倍。此外，它还在2小时内实现了对RhB和蓝藻细胞几乎100％的去除。这项工作提出了一种简便的方法来实现具有2D/2D分层结构的Z型异质结，以扩大Bi2O2CO3和Bi4O5Br2的光催化性能，用于各种环境应用，如减少二氧化碳、去除水中的有机污染物和蓝藻。 (3)本工作通过简单的室温搅拌法，制备了Bi2O2CO3/BiOCl/g-C3N4三元异质结材料，引入富含氧空位的g-C3N4构建双Z型异质结。其中氧空位可以捕获电子，缩小带隙，以及促进底物在催化剂表面的吸附，表面氧空位可以作为电子俘获点，抑制电子-空穴对的重新结合，从而实现对光催化性能的增强作用，。Bi2O2CO3/BiOCl/g-C3N4复合材料的RhB降解效率(0.0209min-1)能够达到纯Bi2O2CO3(0.0011min-1)、纯BiOCl(0.0071min-1)和纯g-C3N4(0.0012min-1)的19倍、2.9倍和17.4倍，同时也是Bi2O2CO3/BiOCl复合材料的(0.0089min-1)的2.3倍。同时该材料对土霉素(OTC)、环丙沙星(CIP)和盐酸金霉素(CTC)也具有良好的降解能力，因此在抗生素去除中也具有潜在的应用价值。收起

关键词 : 铋系半导体光催化性能异质结复合材料

9. 铋系半导体/聚苯胺复合材料的制备及光催化性能研究

[学位论文] 朱艳杰河南师范大学 2016年硕士导师: 周建国共87页

摘要 : 随着社会经济的发展，环境、能源和材料这三大问题越来越突出，越来越多的科研人员利用光催化技术来解决上述这三大问题。光催化技术主要取决于光催化材料，光催化材料的纳米结构可以减小光生载流子的复合几率，从而可以在很大程度上提高光催化性能。... 展开随着社会经济的发展，环境、能源和材料这三大问题越来越突出，越来越多的科研人员利用光催化技术来解决上述这三大问题。光催化技术主要取决于光催化材料，光催化材料的纳米结构可以减小光生载流子的复合几率，从而可以在很大程度上提高光催化性能。后来研究中发现其对可见光响应范围能力的减弱，纳米粒子也出现严重的团聚问题。用导电聚合物对其进行修饰，导电聚合物起到了载体的作用，一方面能控制光催化剂的颗粒尺寸大小和分布，另一方面还能防止它们之间的团聚，同时还能提高其稳定性能。进一步来说，导电聚合物不仅具有聚合物的稳定性能，同时还具有半导体的能带结构以及在可见光和红外光区具有优异的光吸收能力。所以，在光催化领域中，半导体/导电聚合物复合材料成为了近几年的研究热点。本论文的主要研究内容如下： 1.首先以Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O为原料，去离子水为溶剂，水热法得到了毛线团结构钨酸铋(Bi2WO6)。然后以过硫酸铵(APS)为氧化剂，盐酸为介质，苯胺单体，二次水热制得Bi2WO6/聚苯胺(PANI)复合材料。用XRD、SEM、TEM、FT-IR和UV-vis DRS等现代研究技术对样品进行了表征，研究了苯胺单体的加入量对Bi2WO6的形貌和光催化活性的影响，探讨了Bi2WO6/PANI复合材料的光催化机理。 2.以Bi(NO3)3·5H2O和Na2MoO4·2H2O为原料，乙二醇(EG)和无水乙醇为溶剂，溶剂热法制备出了Bi2MoO6，然后以过硫酸铵(APS)为氧化剂，硫酸为介质，苯胺为单体，常温下制得Bi2MoO6/PANI复合材料。用XRD、SEM、TEM、FT-IR和UV-vis DRS等技术对样品进行了表征。研究了苯胺单体的加入量对Bi2MoO6的形貌和光催化活性的影响；在可见光照射下，以罗丹明 B(RhB)为目标降解物，研究了样品的光催化性能，初步探讨了Bi2MoO6/PANI复合材料的光催化降解机理。 3.以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3为原料，乙二醇(EG)和去离子水为溶剂，水热法制备出了花生状BiVO4，再通过添加硫酸、苯胺单体和过硫酸铵，常温下制得BiVO4/PANI复合材料。用XRD、SEM、TEM、FT-IR和UV-vis DRS等技术对样品进行了表征。研究了苯胺单体的加入量对BiVO4的形貌和光催化活性的影响；在可见光照射下，以罗丹明B(RhB)为目标降解物，研究了样品的光催化性能，初步探讨了BiVO4/PANI复合材料的光催化降解机理。收起

关键词 : 铋系半导体聚苯胺复合材料光催化性能

10. 铋基复合光催化剂的合成及机理研究

[学位论文] 杨俊重庆大学 2016年博士导师: 徐龙君共136页

摘要 : 社会发展所带来的环境安全问题成为全球面临的最大挑战之一。在我国，环境安全问题已经引起政府和学术界的高度关注，为此，国家环境保护总局于2003年开始开展了“国家环境安全战略研究”。在诸多环境问题中又以水安全对人类生产生活影响最大。半导体... 展开社会发展所带来的环境安全问题成为全球面临的最大挑战之一。在我国，环境安全问题已经引起政府和学术界的高度关注，为此，国家环境保护总局于2003年开始开展了“国家环境安全战略研究”。在诸多环境问题中又以水安全对人类生产生活影响最大。半导体光催化技术能够利用丰富的太阳能来降解水中有机污染物，而且绿色环保，这对解决水体安全危机有非常重要的意义。TiO2是迄今为止研究最广泛的半导体光催化剂。然而，以TiO2为代表的部分半导体由于带隙较宽、光生载流子容易复合等缺陷而难以被广泛应用。为使光催化技术进一步走向实用化，开发具有可见光响应的高效光催化剂已是必然趋势。近年来，铋系半导体由于其独特的能带结构而能吸收可见光，且具有高的光催化降解活性，因而越来越受到人们的关注。基于此，本文主要通过对BiOX和Bi2O3两种铋系半导体进行晶面暴露、掺杂和复合等手段来促进其光催化过程中载流子的有效分离和迁移，进而实现可见光高效催化降解污染物。所采用的合成工艺包括化学共沉淀法、共沉淀结合热处理法、溶液浸渍法，并以罗丹明B(RhB)模拟有机废水来表征合成产物的光催化降解活性。论文主要研究成果如下：通过添加PVP以共沉淀法在常温常压下制备了暴露（110）晶面的微球BiOX/PVP（X=Cl,Br,I）光催化剂，并从PVP分子结构和BiOX晶体结构两方面对（110）晶面暴露的形成机理进行了分析。光催化降解实验表明，BiOX/PVP在可见光和太阳光下均表现出优异的光催化活性，此外还具有良好的稳定性。光催化活性提高的主要原因是：BiOX/PVP可以吸附更多的染料、在 BiOX表面的 PVP分子加速了染料间接敏化过程中激发电子的传递以及暴露的（110）晶面有利于空穴的传导降低了光生电子空穴对的复合。对BiOI进行热处理（500℃，2h）得到了多孔Bi5O7I纳米片，纳米片片层厚约30-50nm，孔径主要分布于18-30nm之间，分析多孔的形成是因为BiOI在热处理过程中脱出了I2。在模拟太阳光下降解RhB的测试结果表明，多孔Bi5O7I光催化性能明显高于 BiOI，分析其原因主要有两个，一是多孔结构的存在有效的降低了光生载流子的复合，二是Bi5O7I具有比BiOI更高的价带，从而有更高的氧化电势，产生了足够的·OH。以BiOCl作为主催化剂，研究不同含量NiO的复合对BiOCl光催化降解RhB活性的影响。研究发现，当NiO负载量为4%时，复合光催化剂表现出最好的催化活性，相对于纯BiOCl催化活性提高了1.86倍，这是由于p型半导体NiO与p型BiOCl形成了p-p异质结，从而提高了光催化活性。此外，以稀土金属元素镝（Dy）对BiOCl进行了掺杂改性，结果发现Dy3+取代一部分Bi3+掺杂进入BiOCl晶格中，引起了带隙宽度的改变，主要是由于稀土金属元素特殊的4f电子层具有光活性电子而改变了BiOCl的带隙宽度。以β-Bi2O3为主体催化剂通过溶液浸渍法制备了不同含量还原氧化石墨烯（rGO）负载的β-Bi2O3二元复合光催化剂。可见光测试表明，1%的 rGO负载量表现出了最高的光催化活性，其降解染料的效率是纯β-Bi2O3的3倍。此外引入磁性基材 SrFe12O19制备了二元磁性复合光催化剂β-Bi2O3/SrFe12O19以及三元复合磁性光催化剂rGO/β-Bi2O3/SrFe12O19。可见光降解实验发现，SrFe12O19和 rGO负载均能有效提高β-Bi2O3的光催化活性，特别是rGO负载的三元催化剂表现出了优异的光催化降解RhB活性，与此同时催化剂还具有优异的磁性能，使用外加磁体进行回收再利用，重复使用4次后对RhB的降解率仍可高达90.2%。分析还原氧化石墨烯负载可以提高光催化活性的原因主要有三个方面：一是因为石墨烯引入增加了其对染料的吸附作用，二是因为石墨烯引入降低了带隙宽度，三是因为石墨烯与β-Bi2O3/SrFe12O19形成的p-n异质结构成协同作用而加速了光生电子空穴对的分离。磁性复合光催化剂的有效制备，一定程度上解决了催化剂难以回收利用的难题，且催化氧化稳定性好，有潜在的规模化应用价值。收起

关键词 : 复合光催化剂铋系半导体晶面暴露共沉淀法石墨烯