论文总字数：20896字

摘 要

随着工业污染治理技术的不断提高，半导体光催化技术在治理环境方面的研究也越来越多。研究工作者一直致力于合成一种新型的光催化材料。钛酸铋化合物，因其晶体结构和电子结构的多样性，同时具备了可见光激发的能带结构和高的光发生载流子移动性，在现代微电子、微机电系统以及信息存储等方面有着广阔的应用前景。它在光照下对一些难降解有机物的良好催化性能引起了人们的关注，例如甲基橙、罗丹明B和亚甲基蓝。

本论文采用共沉淀法来制备钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂)，以硝酸铋和P25为原料，通过XRD对其进行表征，证明为目标产物。通过对其进行酸化处理，改变它的尺寸、形貌、表面结构及酸量以提高它的催化性能。经酸化后，红外出现了很强的酸羟基特征峰，酸量由0.08 mmol.g^-1明显增至0.6 mmol.g^-1。

用钛酸铋源样品、酸化过后的样品作为催化剂，在太阳光下对偶氮染料甲基橙、罗丹明B和亚甲基蓝进行光降解催化性能研究。结果表明，一方面酸化过的样品比钛酸铋原样有着高的多的光催化活性，另一方面此类催化剂对偶氮化合物甲基橙的降解效果最好，罗丹明B和亚甲基蓝的降解效果有待进一步提高。

关键词：钛酸铋 酸化 光催化 甲基橙 罗丹明B 亚甲基蓝

Abstract

With the development of the technology which is used for managing industrial pollution, the research on the photo catalytic technology of semiconductor photocatalytic technology is increasing. Researchers have been working on synthesizing a new type of photo catalytic material. Bismuth titanate, because of the diversity of its crystal structure and electronic structure. At the same time, with the visible light excitation energy band structure and high light carrier mobility, in modern microelectronics, micro electrome chanical systems and information storage has a broad application prospect. The compound bismuth titanate attracts people's attention because of it’s good catalytic performance of methyl orange under the sunlight, such as Rhodamine B and methylene blue.

In this thesis, bismuth titanate (Bi₄Ti₃O₁₂) was prepared by coprecipitation method, and bismuth nitrate and P25 were used as raw materials, and characterized by XRD to analyze the target products. Through the acidification, change its size, morphology, surface structure and acid to improve its catalytic performance. After acidification, infrared appeared strong acid and hydroxyl characteristic peaks, acid by 0.08 mmol.g^-1 significantly increased 0.6 mmol.g^-1.

After the bismuth titanate sample source and acidification samples as catalyst, under the sunlight of azo dye methyl orange and Rhodamine B and methylene blue for photo catalytic degradation properties of. The results show that on the one hand, acidification of the samples than the original bismuth titanate has a much higher photo catalytic activity, on the other hand, this kind of catalyst on the azo compound methyl orange degradation effect best, Rhodamine B and methylene blue degradation effect to be further improved.

Keywords : Bismuth titanate acidification photocatalytic rhodamine B methylene blue

目 录

摘要

Abstract

第一章 文献综述

1.1引言

1.2钛酸铋层状材料的结构

1.3 钛酸铋材料的制备方法

1.4.钛酸铋材料的改性

1.5 钛酸铋类半导体光催化原理

1.6 目的和意义 8

第二章 钛酸铋的合成与表征 9

2.1前言 9

2.2实验器材与试剂 9

2.3实验内容 10

2.3.1钛酸铋的制备 10

2.3.2钛酸铋的酸化 10

2.3.3材料表征 11

2.4结果与讨论 11

2.4.1傅利叶变化红外分析（FT-IR） 11

2.4.2 XRD表征 12

2.4.3酸量分析 14

第三章 钛酸铋的光催化性能探讨 15

3.1前言 15

3.2实验试剂与仪器 15

3.3实验操作 15

3.3.1甲基橙的介绍 15

3.3.2罗丹明B的介绍 15

3.3.3亚甲基蓝的介绍 15

3.3.4实验步骤 16

3.4结果与讨论 16

第四章 结论与展望 23

4.1结论 23

4.2今后工作展望 23

参考文献 25

致谢 27

第一章 文献综述

1.1引言

随着工业的发展，环境问题愈发严重，尤其是有机废水更为突出。目前发展较多的是在紫外光下利用TiO₂降解有机废水，但是TiO₂本身的带隙较宽，只能被能量较高的紫外光激发。因此，开发研究新的半导体光催化剂势在必行^[1-3]。钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂)作为一种铋系层状化合物，具有独特的层状结构，通过适当的功能化修饰可将其拓展到太阳光范围。1949年Aurivillius发现了铋层状结构化合物。钛酸铋系化合物为Bi₂O₃和TiO₂复合形成的具有多晶相结构和电子结构的复合氧化物, 包括 Bi₂Ti₂O₇、Bi₂Ti ₄O₁₁、Bi₄Ti₃O₁₂、Bi₂₀TiO₃₂、Bi₁₂TiO₂₀等。在他们的结构中存在TiO₆八面体或TiO₄四面体，而与之相连的BiOn多面体中都存在因拥有6s²孤对电子对而具有立体活性的Bi³ ，这一奇特晶体和电子结构使得科研者对其产生极大的兴趣。作为潜在的高效光催化材料，表1-1对比了钛酸铋系化合物的结构、带隙能以及光催化性能，由表看出，钛酸铋系化合物显示了对太阳光有很好的响应，展示了其很好的催化效果^[4]。

请支付后下载全文，论文总字数：20896字