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氧化锌、锡掺杂氧化锌及碘氧化铋/钨酸铋纳米材料的可控制备及其光催化性能的研究

氧化锌、锡掺杂氧化锌及碘氧化铋/钨酸铋纳米材料的可控制备及其...

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作者：张宁天津工业大学

学位级别：硕士

无机纳米材料因其独特的物理化学性能而广泛应用于催化、传感、光电等领域,无机纳米材料的形貌、尺寸和维度的控制、研究其生长机制是影响性能的主要影响因素。本论文主要以无机纳米材料氧化锌及其锡掺杂氧化锌和碘氧化铋/钨酸铋为研究... 详细信息

无机纳米材料因其独特的物理化学性能而广泛应用于催化、传感、光电等领域,无机纳米材料的形貌、尺寸和维度的控制、研究其生长机制是影响性能的主要影响因素。本论文主要以无机纳米材料氧化锌及其锡掺杂氧化锌和碘氧化铋/钨酸铋为研究对象制备了新颖的微纳米材料,探讨了可能的形成机理,并探讨其作为光催化剂用来降解罗丹明B水溶液和四环素水溶液的光催化活性。(1)采用水热法在120℃下保持水热7h的条件下成功地获得了花状有层次的Zn O纳米结构。通过调控尿素和甘油的用量来改变氧化锌的结构,发现尿素和丙三醇共同存在下才能形成花状有层次的氧化锌结构。在一系列水热时间实验的基础上,提出了一种可能的反应机理,可以描述为纳米片的成核、生长和自组装。测试了产品的光催化性能,在紫外光下对Rh B水溶液具有优秀的光催化降解效果,125min内的降解率为91%。(2)在180℃下,通过一锅法合成花状有层次的锡掺杂氧化锌(FLsn-Zn O)纳米结构。制备的样品是由大量的规则形状的纳米片和纳米颗粒组装而成的。柠檬酸添加量影响着产品的结构,同时在一系列控制水热时间实验的基础上,通过XRD表征的辅助,提出了一种可能的形成机理。光电流响应、紫外漫反射和光致发光表征的结果表明,在光催化性能方面,FLsn-Zn O的光学性质更为优秀。在紫外光照射下,通过对Rh B和TC水溶液中降解发现,FLsn-Zn O纳米结构的光催化活性高于纯Zn O。(3)血细胞状的钨酸铋通过在180℃下水热12h成功合成,然后将钨酸铋当做模板将碘氧化铋复合在表面,最终合成了BiOI/BiWO异质结构。同时,还调整I/W的比例,合成了一系列的样品。对BiOI/BiWO复合材料的晶体结构、形貌、化学组成以及光学性能进行了XRD、SEM、EDX、DRS、XPS等表征测试。实验制备的光催化剂在可见光照射下对TC水溶液的降解中都表现出了优异的光催化性能,BWI-0.5表现出最高的光催化活性,在70分钟内几乎完全降解TC溶液。同时,BWI-0.75、BWI-1和BWI-0.25的光催化活性均高于BWI-0。通过水热法成功合成了氧化锌、锡掺杂氧化锌以及碘氧化铋/钨酸铋等无机纳米材料,并且光催化性能都很好,这为通过水热法合成无机纳米材料做了理论研究的推广。

关键词： zno sn-doped zno BiOI/Bi2WO6 晶体结构光催化活性

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