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bi掺杂tio2/蒙脱石复合材料的制备及其光催化降解罗丹明B的研究

Bi掺杂TiO2/蒙脱石复合材料的制备及其光催化降解罗丹明B的研究

引用

作者：向海春贵州大学

学位级别：硕士

染料废水的色度高、有机物含量高、成分复杂且具有毒性,对环境和人体健康造成严重危害,高效处理染料废水一直是环境治理的重点。近年来,光催化技术由于其低成本、高效率、无二次污染等优点成为一种处理染料废水的新兴方法,其中以tio为... 详细信息

染料废水的色度高、有机物含量高、成分复杂且具有毒性,对环境和人体健康造成严重危害,高效处理染料废水一直是环境治理的重点。近年来,光催化技术由于其低成本、高效率、无二次污染等优点成为一种处理染料废水的新兴方法,其中以tio为代表的半导体光催化剂更是受到广泛研究。然而,tio的禁带宽度大、吸附性差、光生载流子复合率高且回收困难,使它在实际应用中受到诸多限制。因此,本文通过溶胶-凝胶法将bi掺杂进tio晶格内来改善禁带宽度和光生载流子分离,并将光催化剂负载到比表面积大、具有层状结构的蒙脱石上,以增强吸附性和可回收性,最终制备了bi掺杂tio/蒙脱石复合材料。系统研究了复合材料的结构特征和光学性质,并以罗丹明B作为模拟染料废水进行了光催化降解试验,探究了可见光下复合材料的光催化性能。研究结果表明:在bi/Ti摩尔比为7%、蒙脱石悬浮液质量分数为2%、煅烧温度为600℃、煅烧时间为3 h条件下制备的bi掺杂tio/蒙脱石复合材料具有最高的光催化活性。复合材料中tio主要为锐钛矿相,bi以bi取代Ti形式掺杂进了tio晶格内部,掺杂后复合材料的比表面积增大到123.62 m/g、禁带宽度降低至2.80 e V、光生载流子的分离也得到增强。在可见光下复合材料光催化降解罗丹明B的试验中发现,bi掺杂tio/蒙脱石复合材料的吸附性较tio、钠基蒙脱石、tio/蒙脱石复合材料有了较大提升,可在25 min达到吸附平衡,吸附过程符合拟二级动力学方程。酸性环境和适宜浓度的溶液能提高罗丹明B的降解率。当罗丹明B溶液的pH为2.1、初始浓度为10 mg/L、复合材料投加量为0.5 g/L时降解效果最好,经过30 min暗吸附、150 min光照后罗丹明B降解率可达97.12%,光催化过程可用Langmuir-Hinshlwood一级动力学方程描述,且在反应体系中起主要作用的活性物种为空穴和超氧自由基,二者与罗丹明B发生氧化还原反应。此外,重复使用试验表明,bi掺杂tio/蒙脱石复合材料具有优异的稳定性。

关键词：复合材料蒙脱石 bi掺杂tio2 可见光光催化罗丹明B

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Ti掺杂biOF、bi掺杂tio2材料的制备及其电化学性能研究

Ti掺杂BiOF、Bi掺杂TiO2材料的制备及其电化学性能研究

引用

作者：周勇湘潭大学

学位级别：硕士

能源的开发和利用关系到人们的生活方式和生活质量,传统能源的匮乏,环境、气候和健康问题迫切需要发展一场能源革命。因此,发展可持续的储能系统成为研究的重点。电化学储能(如电池)已被认为是最为广泛的可再生的绿色储能安全系统之一... 详细信息

能源的开发和利用关系到人们的生活方式和生活质量,传统能源的匮乏,环境、气候和健康问题迫切需要发展一场能源革命。因此,发展可持续的储能系统成为研究的重点。电化学储能(如电池)已被认为是最为广泛的可再生的绿色储能安全系统之一。本文制备出Ti掺杂biOF、bi掺杂tio2两种电极材料,并应用于碱性二次电池和锂离子电池以研究其材料的电化学性能。本论文的主要内容如下:1.以bi(NO3)3、NH4F、Ti(SO4)2为原料,氨水为沉淀剂,通过共沉淀法制备了 Ti掺杂biOF电极材料。研究结果表明,采用共沉淀法合成的Ti-biOF材料呈现花簇状结构,厚度约为10～30 nm,长度约为30～60 nm。将其与氢氧化镍材料组装成碱性二次电池,同时与纯biOF料进行对比,在1 A g-1电流密度条件下biOF、5%Ti-biOF材料的比容量分别是141.6 mAh g-1、193 mAh g-1、500次循环后容量保持率分别是50%、78.8%。2.将制备好的biOF、5%Ti-biOF材料与金属锂片组装成锂离子半电池,研究了其电化学性能。电化学性能测试结果表明,5%Ti-biOF材料有着更高的比容量(100 mA g-1的电流密度下循环50次后比容量是为304 mAh g-1,高于biOF材料的190 mAh g-1),更好的倍率性能(biOF和5%Ti-biOF材料在30圈变倍率循环测试后,容量保持率分别是61%和81%)。3.采用bi(N03)3、Ti(SO4)2为原料,通过水热法制备了 bi掺杂Ti02材料。研究结果表明,采用水热法合成的bi-tio2材料呈现球状结构,粒径为80～400 nm。将2%bi-tio2与纯tio2分别作为锂离子电池负极材料。100 mA g-1的电流密度下循环50次后,2%bi-tio2、tio2比容量分别为250 mAh g-1、200mAh g-1,其容量保持率分别为75.3%、62.5%。

关键词：碱性二次电池锂离子电池 Ti掺杂biOF bi掺杂tio2

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