本文主要研究内容
作者孙潇（2019）在《低维BiOCl晶面调控及其与Bi2O2CO3复合对光催化性能的影响》一文中研究指出：BiOCl由带正电荷的[Bi2O2]2+层和带负电荷的双Cl-层沿着C轴方向交替堆叠成了独特的层状结构,[Cl-Bi-O-C1]层通过C1原子间的范德瓦尔斯作用堆叠在一起。强的层内化学键和弱的层间范德瓦尔斯键导致了高度各向异性的结构和新颖的性质。但是BiOCl的带隙宽度Eg约为3.4 eV,意味着其光响应的范围在紫外光区域,对太阳光的利用率低。同时,由于光催化反应发生在催化剂表面,因此BiOCl的光催化活性很大程度上取决于暴露的晶面。不同的暴露晶面具有不同的原子类型、密度、占位和配位情况,以及不同的电子结构,导致物理化学性质上有很大的差异。其次,BiOCl中光生电子空穴对的快速复合导致大部分光生载流子很难达到催化剂表面,致使催化活性降低。另外,纳米光催化剂颗粒小,小粒子一般具有大的比表面积,因而具有更多的催化活性位点,这对提高光催化效率是有利的。但小粒子在溶液中容易形成悬浊液,在水净化处理后难以沉降和分离,造成二次污染。因此,如何拓宽光响应范围,控制暴露的晶面,抑制光生载流子的复合以及催化剂的再回收利用成为亟待解决的问题。为了解决上述问题,科研人员已经在不同维度的BiOCl以及复合物的合成、不同暴露晶面的生长以及应用等方面做了很多研究,得出了很多有意义的研究成果。但仍有很多的问题亟待解决,如零维的合成,对不同暴露晶面比例的控制,实现复合物两相间的紧密接触等。在蒸汽热反应过程中醇类的醚化反应为Bi+3前驱体提供了水解所需的水,具有水解速率可控的特点。我们利用其做了以下的研究,主要研究内容如下:1.采用蒸汽热法首次合成了6.3 nm的零维(OD)BiOCl纳米粒子和一系列不同比例的(001)面暴露的BiOCl样品。与其他样品相比,OD BiOCl具有更高的(001)面暴露比例、更多的氧空位和伴生的Bi+3-x和Bi+3+x,以及更少的表面吸附的羟基基团。这些表面态使得OD BiOCl的吸收边红移,降低了光生载流子的复合几率,提高了电荷转移速率,从而增强了其对罗丹明B的光催化降解能力。OD BiOCl具有疏水性,而其他样品为亲水性。另外,利用这种方法合成了几种形貌独特、性质新颖、光催化性能优异的光催化剂及其复合材料,为进一步提高光催化性能铺平了道路。2.在不同比例与体积的异丙醇和水混合蒸汽环境中合成系列BiOCl样品。通过改变蒸汽环境:可以调控BiOCl的形核与生长、形貌和比表面积:可以改变BiOCl的价带态密度,(001)面的暴露比例以及Bi+3-x、Bi+3+x、-OH以及Ov等缺陷的浓度,从而影响光生载流子的复合,使降解速率在5.7×10-2 min-1～18.2×10-2min-1范围变化。因此,简单地通过改变反应釜中蒸汽的组成和体积,可以有效的调控BiOCl的光催化性能。3.通过蒸汽热法在BiOCl纳米片上原位生长来制备Bi2O2CO3/BiOCl异质结,通过改变实验条件可以调控两相间的比例。因BiOCl晶格的“自清理”能力和Bi2O2CO3晶格中层与层之间的Bi-O和C-O强键使得Bi2O2CO3/BiOCl异质结在Bi2O2CO3含量多的情况下反而没有N掺杂的情况。与其他样品相比,Bi2O2CO3/BiOCl异质结的吸收边发生红移,发光强度最低,光催化效果最好。说明原位合成的BiOCl/Bi2O2CO3异质结影响了复合材料的能带结构和载流子动力学,从而影响光催化降解、光吸收和光致发光,为复合材料的设计、制备、性能及应用提供了有益的实验依据。4.首次在无模板和表面活性剂的辅助下,通过“先破后立”的途径合成了二维(2D)ε-Fe3N纳米片和一维(1D)Fe3O4/Fe3N异质纳米链。在有无0.4T的外加磁场的情况下,对ε-Fe3N和γ’-Fe4N构成的氮化铁的聚集物进行电化学氧化。在阳极电压为15V的情况下,γ’-Fe4N由于盐酸电解质的腐蚀作用从大团的氮化铁的聚集物破碎成主要由ε-Fe3N纳米晶构成的小纳米粒子。为了减小表面能,这些ε-Fe3N纳米粒子会自组装成大的四方片。当外加电压增加到50V的情况下,γ’-Fe4N被氧化成Fe3O4,然后在偶极相互作用下,Fe3O4和ε-Fe3N纳米粒子自组装成纳米链。原则上来讲,如果氮化的金属或合金能够被电解液腐蚀,则在适当的电解液和阳极电压的条件下就可以通过阳极氧化形成纳米片和纳米链。5.以异丙醇和乙二醇为溶剂,通过蒸气热法使得BiOCl纳米片在上述磁性纳米结构(MNS)的表面致密生长,从而获得了2D和1D磁性光催化剂。MNS作为BiOCl生长的导向剂,可以调控BiOCl的生长取向。此外,由于MNS和BiOCl之间界面处的应力作用,使得BiOCl的晶格被压缩。在2D纳米片上生长的BiOCl是由方形纳米片组成的花状形貌,而在1D异质纳米链上生长的BiOCl呈现出的却是发泡海绵状的形貌。据我们所知,这在以前没有报道过。MNS和BiOCl的协同效应增强了催化剂的可见光吸收。所有磁性光催化剂都对罗丹明B,亚甲基蓝和苯酚等目标污染物具有优异的吸附和降解能力。在这里,使用MNS作为导向剂开辟了BiOCl纳米片定向组装和生长的新途径;该方法同样适用于其他催化剂的合成。
Abstract
BiOClyou dai zheng dian he de [Bi2O2]2+ceng he dai fu dian he de shuang Cl-ceng yan zhao Czhou fang xiang jiao ti dui die cheng le du te de ceng zhuang jie gou ,[Cl-Bi-O-C1]ceng tong guo C1yuan zi jian de fan de wa er si zuo yong dui die zai yi qi 。jiang de ceng nei hua xue jian he ruo de ceng jian fan de wa er si jian dao zhi le gao du ge xiang yi xing de jie gou he xin ying de xing zhi 。dan shi BiOClde dai xi kuan du Egyao wei 3.4 eV,yi wei zhao ji guang xiang ying de fan wei zai zi wai guang ou yu ,dui tai yang guang de li yong lv di 。tong shi ,you yu guang cui hua fan ying fa sheng zai cui hua ji biao mian ,yin ci BiOClde guang cui hua huo xing hen da cheng du shang qu jue yu bao lou de jing mian 。bu tong de bao lou jing mian ju you bu tong de yuan zi lei xing 、mi du 、zhan wei he pei wei qing kuang ,yi ji bu tong de dian zi jie gou ,dao zhi wu li hua xue xing zhi shang you hen da de cha yi 。ji ci ,BiOClzhong guang sheng dian zi kong xue dui de kuai su fu ge dao zhi da bu fen guang sheng zai liu zi hen nan da dao cui hua ji biao mian ,zhi shi cui hua huo xing jiang di 。ling wai ,na mi guang cui hua ji ke li xiao ,xiao li zi yi ban ju you da de bi biao mian ji ,yin er ju you geng duo de cui hua huo xing wei dian ,zhe dui di gao guang cui hua xiao lv shi you li de 。dan xiao li zi zai rong ye zhong rong yi xing cheng xuan zhuo ye ,zai shui jing hua chu li hou nan yi chen jiang he fen li ,zao cheng er ci wu ran 。yin ci ,ru he ta kuan guang xiang ying fan wei ,kong zhi bao lou de jing mian ,yi zhi guang sheng zai liu zi de fu ge yi ji cui hua ji de zai hui shou li yong cheng wei ji dai jie jue de wen ti 。wei le jie jue shang shu wen ti ,ke yan ren yuan yi jing zai bu tong wei du de BiOClyi ji fu ge wu de ge cheng 、bu tong bao lou jing mian de sheng chang yi ji ying yong deng fang mian zuo le hen duo yan jiu ,de chu le hen duo you yi yi de yan jiu cheng guo 。dan reng you hen duo de wen ti ji dai jie jue ,ru ling wei de ge cheng ,dui bu tong bao lou jing mian bi li de kong zhi ,shi xian fu ge wu liang xiang jian de jin mi jie chu deng 。zai zheng qi re fan ying guo cheng zhong chun lei de mi hua fan ying wei Bi+3qian qu ti di gong le shui jie suo xu de shui ,ju you shui jie su lv ke kong de te dian 。wo men li yong ji zuo le yi xia de yan jiu ,zhu yao yan jiu nei rong ru xia :1.cai yong zheng qi re fa shou ci ge cheng le 6.3 nmde ling wei (OD)BiOClna mi li zi he yi ji lie bu tong bi li de (001)mian bao lou de BiOClyang pin 。yu ji ta yang pin xiang bi ,OD BiOClju you geng gao de (001)mian bao lou bi li 、geng duo de yang kong wei he ban sheng de Bi+3-xhe Bi+3+x,yi ji geng shao de biao mian xi fu de qiang ji ji tuan 。zhe xie biao mian tai shi de OD BiOClde xi shou bian gong yi ,jiang di le guang sheng zai liu zi de fu ge ji lv ,di gao le dian he zhuai yi su lv ,cong er zeng jiang le ji dui luo dan ming Bde guang cui hua jiang jie neng li 。OD BiOClju you shu shui xing ,er ji ta yang pin wei qin shui xing 。ling wai ,li yong zhe chong fang fa ge cheng le ji chong xing mao du te 、xing zhi xin ying 、guang cui hua xing neng you yi de guang cui hua ji ji ji fu ge cai liao ,wei jin yi bu di gao guang cui hua xing neng pu ping le dao lu 。2.zai bu tong bi li yu ti ji de yi bing chun he shui hun ge zheng qi huan jing zhong ge cheng ji lie BiOClyang pin 。tong guo gai bian zheng qi huan jing :ke yi diao kong BiOClde xing he yu sheng chang 、xing mao he bi biao mian ji :ke yi gai bian BiOClde jia dai tai mi du ,(001)mian de bao lou bi li yi ji Bi+3-x、Bi+3+x、-OHyi ji Ovdeng que xian de nong du ,cong er ying xiang guang sheng zai liu zi de fu ge ,shi jiang jie su lv zai 5.7×10-2 min-1～18.2×10-2min-1fan wei bian hua 。yin ci ,jian chan de tong guo gai bian fan ying fu zhong zheng qi de zu cheng he ti ji ,ke yi you xiao de diao kong BiOClde guang cui hua xing neng 。3.tong guo zheng qi re fa zai BiOClna mi pian shang yuan wei sheng chang lai zhi bei Bi2O2CO3/BiOClyi zhi jie ,tong guo gai bian shi yan tiao jian ke yi diao kong liang xiang jian de bi li 。yin BiOCljing ge de “zi qing li ”neng li he Bi2O2CO3jing ge zhong ceng yu ceng zhi jian de Bi-Ohe C-Ojiang jian shi de Bi2O2CO3/BiOClyi zhi jie zai Bi2O2CO3han liang duo de qing kuang xia fan er mei you Ncan za de qing kuang 。yu ji ta yang pin xiang bi ,Bi2O2CO3/BiOClyi zhi jie de xi shou bian fa sheng gong yi ,fa guang jiang du zui di ,guang cui hua xiao guo zui hao 。shui ming yuan wei ge cheng de BiOCl/Bi2O2CO3yi zhi jie ying xiang le fu ge cai liao de neng dai jie gou he zai liu zi dong li xue ,cong er ying xiang guang cui hua jiang jie 、guang xi shou he guang zhi fa guang ,wei fu ge cai liao de she ji 、zhi bei 、xing neng ji ying yong di gong le you yi de shi yan yi ju 。4.shou ci zai mo mo ban he biao mian huo xing ji de fu zhu xia ,tong guo “xian po hou li ”de tu jing ge cheng le er wei (2D)ε-Fe3Nna mi pian he yi wei (1D)Fe3O4/Fe3Nyi zhi na mi lian 。zai you mo 0.4Tde wai jia ci chang de qing kuang xia ,dui ε-Fe3Nhe γ’-Fe4Ngou cheng de dan hua tie de ju ji wu jin hang dian hua xue yang hua 。zai yang ji dian ya wei 15Vde qing kuang xia ,γ’-Fe4Nyou yu yan suan dian jie zhi de fu shi zuo yong cong da tuan de dan hua tie de ju ji wu po sui cheng zhu yao you ε-Fe3Nna mi jing gou cheng de xiao na mi li zi 。wei le jian xiao biao mian neng ,zhe xie ε-Fe3Nna mi li zi hui zi zu zhuang cheng da de si fang pian 。dang wai jia dian ya zeng jia dao 50Vde qing kuang xia ,γ’-Fe4Nbei yang hua cheng Fe3O4,ran hou zai ou ji xiang hu zuo yong xia ,Fe3O4he ε-Fe3Nna mi li zi zi zu zhuang cheng na mi lian 。yuan ze shang lai jiang ,ru guo dan hua de jin shu huo ge jin neng gou bei dian jie ye fu shi ,ze zai kuo dang de dian jie ye he yang ji dian ya de tiao jian xia jiu ke yi tong guo yang ji yang hua xing cheng na mi pian he na mi lian 。5.yi yi bing chun he yi er chun wei rong ji ,tong guo zheng qi re fa shi de BiOClna mi pian zai shang shu ci xing na mi jie gou (MNS)de biao mian zhi mi sheng chang ,cong er huo de le 2Dhe 1Dci xing guang cui hua ji 。MNSzuo wei BiOClsheng chang de dao xiang ji ,ke yi diao kong BiOClde sheng chang qu xiang 。ci wai ,you yu MNShe BiOClzhi jian jie mian chu de ying li zuo yong ,shi de BiOClde jing ge bei ya su 。zai 2Dna mi pian shang sheng chang de BiOClshi you fang xing na mi pian zu cheng de hua zhuang xing mao ,er zai 1Dyi zhi na mi lian shang sheng chang de BiOClcheng xian chu de que shi fa pao hai mian zhuang de xing mao 。ju wo men suo zhi ,zhe zai yi qian mei you bao dao guo 。MNShe BiOClde xie tong xiao ying zeng jiang le cui hua ji de ke jian guang xi shou 。suo you ci xing guang cui hua ji dou dui luo dan ming B,ya jia ji lan he ben fen deng mu biao wu ran wu ju you you yi de xi fu he jiang jie neng li 。zai zhe li ,shi yong MNSzuo wei dao xiang ji kai bi le BiOClna mi pian ding xiang zu zhuang he sheng chang de xin tu jing ;gai fang fa tong yang kuo yong yu ji ta cui hua ji de ge cheng 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自安徽大学的孙潇，发表于刊物安徽大学2019-07-03论文，是一篇关于零维纳米粒子论文,蒸汽热合成论文,表面依赖的性质论文,异质结论文,定向生长论文,安徽大学2019-07-03论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自安徽大学2019-07-03论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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