Bi2WO6可见光光催化剂的制备与性能研究开题报告
2021-12-23 09:12
全文总字数：2975字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
随着全球工业化进程的不断发展，环境污染问题日益严重。治理环境污染，防治环境遭到破坏已经刻不容缓。传统的污染物处理方法不同程度地存在效率低，不能彻底将污染物无害化，易产生二次污染。而且使用范围窄，能耗高，仪器适合特定的污染物，不适合大规模推广等缺点，因此寻找高效、低能耗、适用范围广和有深度氧化能力的化学污染物清除技术一直是环保工作者的研究重点。光催化技术就是在这样的背景下从20世纪70年代逐步发展起来的一门新兴环保技术。
除了环境污染问题，能源危机也是21世纪人类所面临的最大问题之一，煤、石油、天然气这些不可再生能源是人类社会目前使用的主要能源，然而日益增长的物质生活需要必然导致能源消费的不断增加，这些不可再生的资源在可预见的不久将被消耗殆尽，无法满足人类社会可持续发展的要求。太阳能因为其清洁无污染、取之不尽、用之不竭和分布广泛等特点，必定在未来的能源结构中扮演重要角色。光催化反应是利用光能进行物质转化的一种方式，是物质在光和催化剂同时作用下所进行的化学反应。光催化以其室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，成为一种理想的洁净能源生产技术。通过将太阳能转化为洁净氢能的光解水技术将能有效的解决能源枯竭的危机。
国内外研究现状
fujishima和honda首次利用tio2在紫外光光照下分解h2o为h2和o2，标志光催化研究的开始。tio2因其化学性质稳定、无毒、廉价、无二次污染、量子效率高而备受人们青睐。但tio2的禁带宽度为3.2ev，只能吸收387nm以下的紫外光，而太阳光中紫外光只占5%左右，因此利用率低是其最大缺点，所以对tio2进行改性使其能够吸收可见光成为研究者们的重点课题。bi2wo6作为一种新型的可见光光催化剂，禁带宽度为2.7ev左右，是一种潜在的可见光材料。ku等 用 biwo6做催化剂光解水产生h2和o2。zou等发现在可见光下bi2wo6 能够有效地矿化chcl3和ch3cho等有害物质。bi2wo6能吸收可见光与其结构密切相关。bi2wo6作为最简单的层状钙钛矿是由 bi2o22 和 wo62-交替排列，wo62-形成正八面体的类钙钛矿结构，导带由w的5d 轨道组成,价带由bi的6s和o的2p 轨道共同组成。由于bi 的6s 轨道能和o的2p 轨道杂化，使催化剂的价带电位升高，禁带宽度减小，从而提高催化剂的可见光催化活性。
2. 研究的基本内容
光催化反应是利用光能进行物质转化的一种方式，是物质在光和催化剂同时作用下所进行的化学反应。光催化以其室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，成为一种理想的洁净能源生产技术。通过将太阳能转化为洁净氢能的光解水技术将能有效的解决能源枯竭的危机。本实验以bi (no3)3和na2wo4为原料,采用焙烧法合成了新型的bi2wo6可见光催化剂样品，并以气态甲醛为目标降解物，探讨了不同药品比例、不同焙烧时间、是否陈化对催化剂催化活性的影响。
主要内容包括：
1．课题背景
3. 实施方案、进度安排及预期效果
3月1日- 3月 15 日查阅文献，完善课题研究方案
3月15日-5月10日通过实验，测定各种催化剂催化甲醛浓度值，得到数据并进行画图分析。通过催化剂催化活性图对各种催化剂进行比较，为寻找廉价、高效的bi2wo6可见光催化剂提供实践理论基础。
5月11日~5月25日撰写毕业论文及答辩ppt.
4. 参考文献
| [1]刘守新，刘鸿.光催化及光电催化基础与应用[M],北京：化学工业出版社,2005,52. [2]张彭义，余刚，蒋展鹏.半导体光催化剂及其改性技术进展[J].环境科学进展，1997,5（3）:1-10. [3]单志俊，邓慧萍，TiO2光催化氧化技术的研究进展[J].中国资源综合利用，2007,25（2）:7-11. [4]Fujishima A,Honda K. Electrochemical Photoca-talysis of Water at a semiconductor Electrode[J].Nature,1972,238:37-38. [5]Asahi R , Morikawa T ,Ohwaki T , et al. Visib-lelight Photocatalysis in Nitrogen-doped TitaniumOxides[J ]. Science , 2001 ,293(5528) :269-2271. [6]Kudo A , Hijii S. H2or O2 Evolution Fromaqueous-solutions on Layered Oxide Photocatalysts Consis-ting of Bi3 with 6s2 Configuration and d0 Transition Metal Ions [J ]. Chem Lett, 1999 ,28 (10) :1103-1104. [7]Tang J W , Zou Z G, Ye J H. Photocatalytic Decomposition of Organic Contaminants by Bi2WO6 Undervisible Light Irradiation[ J ]. Catal Lett ,2004 ,92(2) :53-56. [8]Wu Ling , Bi Jinhong , Li Zhaohui , etal. RapidPreparationof Bi2WO6 Photocatalyst with NanosheetMorphology via Microwave-assisted SolvothermalSynthesis[J]. Catalysis Today , 2008 ,131 :15-20. [9]Zhang Chuan , Zhu Yongfa. Synthesis of SquareBi2WO6Nanoplates as High-Activity Visible-Light-Driven Photocatalysts[J]. Chem Mater , 2005 ,17(13) :3537-3545. [10]Fu Hongbo , Pan Chengshi , Yao Wenqing , et al.Visible-Light-Induced Degradation of Rhodamine B by Nanosized Bi2WO6 [J].J Phys Chem B ,2005 ,109(47) :22432-22439.
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