BiOI基半导体光催化材料的构筑与性能研究开题报告

 2022-01-14 10:01

全文总字数:3597字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

光催化技术是一种绿色环保的技术,可以利用太阳能和氧气作为能源和氧化剂,将有机污染物转化为无害化合物,同时光催化材料自身无损耗,具有很高的选择性和生态友好的特点。光催化材料具有杀菌除臭、净化空气、降解有机污染物和防紫外线等特殊性能,因此被广泛应用于各个领域。

随着社会和经济的发展,由于“先发展,后治理”的理念,环境问题愈来愈严重,由有机污染物引起的环境污染问题已成为全球范围内的一场危机,严重威胁了人类的生存,阻碍了经济的发展。而全球使用的主要是化石能源,是不可再生资源,能源短缺也成为世界各国亟需解决的重大问题之一。然而,许多有机化合物对传统的生物和物理去除方法如吸附、沉淀、超滤、离心分离和絮凝都有抵抗力。迫切需要将这些有害化合物化学转化为二氧化碳和水的替代先进技术。太阳能是地球上最为清洁的能源,所以在这些先进技术中,以半导体为基础的光催化降解技术因其在解决能源和环境问题方面的潜力而受到世界各国的关注。

国内外研究现状

光催化技术是从20世纪70年代左右开始发展的。1972年,fujishima和honda等人在n型半导体tio2单晶电极上观测到水在紫外灯照射下被分解成了氧和氢,发现了半导体材料重要的“本多--藤岛效应”,从此以后,光催化技术得到了各界的广泛的关注和研究。光催化技术是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力而净化污染物,光催化技术具有二次污染小,运行成本低和可望利用太阳光为反应光源等优点,在深度净化方面显示出了巨大的应用潜力。

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2. 研究的基本内容

研究光催化技术的发展和光催化机理以及BiOI的主要制备方法,主要机理是:当半导体材料受到光照时,价带中的电子由于受到能量大于带隙能量Eg的光子的激发而发生跃迁,跃迁至导带中,并在价带生成相应数量的空穴,空穴能将溶液中的氢氧根离子转化为羟基自由基,电子则会和溶液中的氧气结合生成超氧负离子自由基,空穴、羟基自由基、超氧负离子自由基具有强氧化性,能将溶液中的有机物氧化分解成CO2、H2O等无机物。

使用乙二醇溶剂热法,以五水合硝酸铋和碘化钾为主要源材料,合成BiOI及其半导体复合材料,并制备出不同的复合光催化材料,再将其进行复合,对其进行XRD表征,测试其光催化性能以及稳定性。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

制备出具有良好光催化性能的复合材料,对其进行xrd表征,并对其进行光催化活性测试。预期效果:阐述复合光催化材料的机理、提高对光的利用率、提高量子效率、提高光催化活性。

2018.11~2018.12 查阅收集资料,确定论文选题以及实验实施方案。

2018.12.10 论文开题。

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4. 参考文献

[1]蒋芬. biocl及其复合物的光催化性能研究[d].广西民族大学,2016.

[2]fujishima a,honda k,“electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode”[j].nature, 1972, 238(5358): 37–38.

[3]fank sn,bard a j.j.phys[j].chem,1977,81:1484.

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