鎢酸鉍光催化降解有機染料機理研究(可編輯)

1、鎢酸鉍光催化降解有機染料機理研究 論文題目:鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究研究方向:功能材料培養(yǎng)單位:化學(xué)與化工學(xué)院碩士生:王丹導(dǎo)師:朱振峰教授劉輝副教授李順祿高級工程師年月.:.鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究摘要近幾年,隨著工業(yè)的快速發(fā)展,環(huán)境問題己成為人們最關(guān)注的問題之一。尤其是染料工業(yè)和印染工業(yè)的迅速發(fā)展,使排入水體中的染料品種和數(shù)量也日益增多。由于工業(yè)用染料基本上都是有機染料,這類染料毒性大、色度深、難降解,其排入水體后會對人類健康造成嚴重的威脅,因此人們開始研究處理染料廢水的工藝方法。傳統(tǒng)的處理方法如吸附法、生物氧化法等處理效果差,不能達到完全處理的目的。自被用作電極光催化分

2、解水的實驗成功以后,近幾年,大量的研究都集中在光催化氧化技術(shù)處理染料廢水方面。在目前研究的光催化劑中,由于其合適的價帶和良好的性能己被認為是能有效光催化降解有機染料的可見光型催化劑。該論文以硝酸鉍和鎢酸鈉為原料,在檸檬酸和的輔助作用下用傳統(tǒng)水熱法成功地制備了具有光催化性能的中空結(jié)構(gòu)的納米微球。并以該納米微球為光催化劑,在可見光氙燈的照射下,光催化降解不同濃度的羅丹明淝和不同值的甲基橙溶液。并研究這兩種染料的降解過程和降解中間產(chǎn)物,最終分析其降解機理。粉體表征和測試過程中,我們用射線衍射】、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紫外可見漫反射光譜.觀察所制備的納米粉體的結(jié)構(gòu)特征及其形貌,同時對其光學(xué)性

3、能也進行了分析。除此之外,還通過.、高效液相色譜肌、色質(zhì)聯(lián)用.對兩種有機染料的降解過程和降解中間產(chǎn)物進行了相關(guān)分析,根據(jù)這些分析結(jié)果提出了羅丹明岫和甲基橙溶液的光催化降解機理。實驗和分析結(jié)果表明:用水熱法制備的納米微球是正交晶系的,且其結(jié)晶性比較好,純度高,形貌比較均一。掃描電鏡圖和透射電鏡圖顯示所制備的微球是由大量長度大約為 的納米片堆積而成的中空結(jié)構(gòu)。其選區(qū)電子衍射圖片顯示該微球是單晶的。用上步制備的納米粉體為光催化劑降解不同濃度 /,/,/的溶液。結(jié)果表明:光照可以使溶液發(fā)生不同程度的光降解,溶液濃度越大,降解時間越長。綜合三種圖譜分析其光降解過程顯示:溶液的光催化降解過程是脫乙基過程和

4、羥基化過程共同作用的結(jié)果,溶液濃度的大小直接影響這兩種作用的主次地位。溶液的光降解是一個很復(fù)雜的過程,首先是苯環(huán)外各基團的脫離,接著苯環(huán)逐漸裂解,最終使其分解為大量小分子物質(zhì)。同樣用光催化降解不同值,條件下的甲基橙溶液。分析結(jié)果表明:甲基橙溶液的光降解速率與其成反比。甲基橙是典型的偶氮染料,其發(fā)色基團就是偶氮鍵一一的存在。在酸性條件下,甲基橙的偶氮鍵被破壞,由原來的偶氮結(jié)構(gòu)變成了較易降解的對醌式結(jié)構(gòu)。除此之外,酸性還可以影響光催化劑的結(jié)構(gòu)和羥基?自由基的活性,故可以提高甲基橙的光降解效率。綜合分析結(jié)果表明:甲基橙的光降解主要是?進攻苯環(huán)的過程,最終使其降解為無色、無毒、無害的小分子物質(zhì)。關(guān)鍵詞

5、:鎢酸鉍,有機染料,羅丹明,甲基橙,光催化降解,機理 .,. . ., . . .,扭. 似 .,. ,?, , , ,.,. :, , , . ./, /, /.,.:?,. :, .,.,一一. , ., ?,.,?, .:, , , ,目錄摘要?.緒論.引言?。.染料概述及染料廢水的排放現(xiàn)狀、特點和危害?.染料概述.染料廢水的排放現(xiàn)狀?.染料廢水的特點和危害.染料廢水的處理方法.物理化學(xué)法?.生物法?一.光催化氧化法?.半導(dǎo)體光催化氧化機理及研究現(xiàn)狀.半導(dǎo)體光催化氧化機理?.半導(dǎo)體光催化的研究現(xiàn)狀.可見光型光催化劑的研究進展?.離子摻雜光催化劑.復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑?.染料敏化半導(dǎo)體光催化

6、劑.新型窄帶半導(dǎo)體光催化劑.光催化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其在有機染料廢水方面的應(yīng)用.光催化技術(shù)的研究現(xiàn)狀?.光催化技術(shù)在有機染料廢水方面的應(yīng)用?.本課題的研究目的、意義、研究內(nèi)容及創(chuàng)新點?.研究目的及意義?一.研究內(nèi)容及創(chuàng)新點?.半導(dǎo)體光催化劑的合成與表征?.引言?.實驗部分.實驗試劑和儀器?.半導(dǎo)體光催化劑的合成?.分析與表征?.結(jié)果與討論?.物相結(jié)構(gòu)分析.形貌分析 .紫外可見光譜分析.本章小結(jié)可見光下光催化降解機理研究?.引言?.實驗部分.實驗試劑和儀器?.光催化實驗過程?。.分析和測試?.結(jié)果與討論.羅丹明降解機理分析.本章小結(jié)?.可見光下光催化降解機理研究.引言?.實驗部分.實驗試劑和儀器.

7、光催化實驗過程.分析和測試.結(jié)果與討論.甲基橙降解機理分析.本章小結(jié)結(jié)論?.致射?一參考文獻?.原創(chuàng)性聲明及關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明?.鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究緒論.引言隨著工業(yè)的發(fā)展,生態(tài)環(huán)境日益被破壞,因此如何解決這些環(huán)境問題也成為了人們的當(dāng)務(wù)之急。最近幾年,隨著染料工業(yè)和紡織工業(yè)的不斷發(fā)展,染料廢水對環(huán)境造成的壓力越來越大。尤其是有機化合物的不斷增多,使排入河流和水體中的污染物的種類和數(shù)量也逐漸增大,也進一步加重了其污染程度。因有機染料成分復(fù)雜、可生化性差、難降解,故給工業(yè)廢水的常規(guī)處理造成一定的難度,因此,如何處理有機染料廢水成為當(dāng)前水污染處理行業(yè)的焦點和難點。傳統(tǒng)廢水處理

8、工藝中采用的活性碳吸附脫色、膜分離及絮凝沉淀法等在處理染料廢水時處理效果差,并且伴有二次污染的發(fā)生。因此,研究并發(fā)展新型高效的染料廢水處理技術(shù)是目前的重中之重。近年來,具有光催化活性的半導(dǎo)體的光催化技術(shù)在降解有機污染物方面的研究越來越多。光催化技術(shù)是氧化技術(shù)的優(yōu)化,該項技術(shù)最突出的優(yōu)點就是能克服傳統(tǒng)的氧化技術(shù)耗能,操作復(fù)雜并且氧化不徹底的缺點,最終將有機污染物降解為污染程度小甚至無污染的小分子物質(zhì)。許多難降解的有機污染物用該方法處理后污染程度大幅度降低,并無二次污染。故其在處理有機成分復(fù)雜的難降解染料廢水方面有著不可估量的現(xiàn)實意義。因而近幾年,用光催化氧化技術(shù)來處理各種難降解的有機染料廢水已成

9、為人們研究的重點問題。至今為止,研究最多的半導(dǎo)體光催化劑是,但由于的禁帶寬度比較大,只對紫外光區(qū)有響應(yīng),這就造成對太陽光的利用效率特別低。故其還不能完全用在光催化降解有機污染物方面。為了研制性能更優(yōu)越的半導(dǎo)體光催化劑,人們已經(jīng)從多方面進行研究,除了對一些光催化材料進行改性之外,還一直在探索在可見光區(qū)有光催化活性的半導(dǎo)體光催化劑。隨著人們研究的不斷深入,最近幾年,研究人員意識到只研究光催化劑的制備和光催化性能的研究對于有機污染物的降解來說是遠遠不足的。因此他們開始著眼于污染物本身的結(jié)構(gòu)特征和其在光催化過程中的結(jié)構(gòu)變化,即就是污染物的光催化降解機理的研究。通過該項研究的不斷深入,人們在該方面的研究

10、也有了一定程度的新突破。這對于有機污染物的降解是十分有利的,尤其是在緩解環(huán)境壓力方面。在目前的研究范圍內(nèi),人們在有機染料光催化降解方面所用到的光催化劑大多都是在可見光區(qū)具有光催化活性的窄禁帶半導(dǎo)體材料。用到的染料主要有羅丹明、亞甲基藍和甲基橙等,除此之外還有其他難降解的有機污染物,特別是可生化性差的有機污染物。研究過程中所用到的測試手段主要有.光譜、色質(zhì)聯(lián)用儀等。通過紫外.可見.吸收光譜可確定有機染料的共軛體系,生色基團和芳香性等結(jié)構(gòu)特征,并可由其譜峰的變化情況確定染料的結(jié)構(gòu)變化情況。高效液相色譜可以用來分離光催化陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文降解過程中多種不同的中間產(chǎn)物,而液相色譜.質(zhì)譜聯(lián)用則是用

11、來是識別被分離開的物質(zhì)的,根據(jù)該分析結(jié)果我們可以得到有機染料分子降解中間產(chǎn)物、降解過程和降解機理。.染料概述及染料廢水的排放現(xiàn)狀、特點和危害.染料概述染料是指能使其他物質(zhì)著色的一類有色物質(zhì)。這些物質(zhì)大多數(shù)都是可溶性的,它們可以直接或間接通過某些媒介物質(zhì)與纖維發(fā)生作用從而附著在目標物上,它主要被用于紡織物的染色和印花。人們平時生活中所用到的生活必需品都與染料密切相關(guān),比如衣服、食品、化妝品、油漆等都需要染色物質(zhì)。人們的生存環(huán)境離不開染料。染料工業(yè)屬于精細化工的范疇,經(jīng)過加工生產(chǎn)后將其主要用于印染行業(yè)。染料工業(yè)發(fā)展至今已有一百多年的歷史。上世紀末,染料工業(yè)在國民經(jīng)濟的帶動下發(fā)展迅速,取得了前所未有

12、的成果。至今為止,人們用到的染料除天然的無機染料外,大多都是有機染料。無機染料污染小,對人身體傷害也不大,但其在應(yīng)用方面也有一定的局限性。有機染料在印染和染料工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛,但其成分復(fù)雜,尤其是人造有機染料。人造有機染料是通過復(fù)雜的化學(xué)工藝合成的,在其合成過程中,同時會產(chǎn)生有毒有害的中間體,這些中間體排放到水體中會對水體的生態(tài)平衡造成嚴重的威脅。.染料廢水的排放現(xiàn)狀上世紀年代,人民的生活水平在經(jīng)濟的快速發(fā)展下不斷提高,生活垃圾也隨之增多,這就造成環(huán)境污染程度越來越嚴重。工業(yè)廢水和生活污水的任意排放已成為環(huán)境界近幾年來面臨的最大問題。其中工業(yè)廢水成為水污染中最主要的污染源。而在近幾年,隨著染

13、料工業(yè)的飛速發(fā)展又使染料廢水成為工業(yè)廢水的主要來源。在染料生產(chǎn)過程中,一部分染料必然會由于很多種原因被浪費掉,而這些染料最終都會隨著雨水進入水體對水環(huán)境造成污染,有些會直接隨著生產(chǎn)廢水排入水體中。不管是何種方式,最終都會對水環(huán)境造成嚴重的污染。據(jù)調(diào)查,這種生產(chǎn)廢水已經(jīng)成為目前污染程度最嚴重的廢水之一。而在這些排入水體中的染料中,絕大部分都是有機染料。這些染料的排入不僅影響了人們的正常生活如視覺和味覺,更重要的是對人體健康造成潛在的影響。.染料廢水的特點和危害近幾年,隨著各種工業(yè)特別是染料工業(yè)的不斷發(fā)展,染料的種類也多種多樣。除了生產(chǎn)方法不斷改進以外,產(chǎn)品成分也從一定程度上發(fā)生了很大的改變。合成

14、纖維已經(jīng)成為現(xiàn)代人們生活的主流,隨著這種產(chǎn)品的不斷增多各種人工合成染料也不斷增加,這就必然導(dǎo)致其生產(chǎn)過程中排放的廢水水質(zhì)也處于不斷地變化之中。一般而言,天然產(chǎn)品生鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究產(chǎn)過程中排放的廢水水質(zhì)較穩(wěn)定,可生化性較好,人工合成產(chǎn)品生產(chǎn)過程中排放的廢水水質(zhì)變化大,可生化性較差。染料廢水主要有以下幾個特點:、成分復(fù)雜,排入水體中的染料廢水大多都是有機成分,由于有機物的種類繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,這就必然造成其排入水體后同時也造成復(fù)雜的水體成分,并對水體中的微生物的正常生存造成嚴重的威脅;、水質(zhì)變化大,這種生產(chǎn)廢水的排入不只是染料廢水,同時還含有其它種類的生產(chǎn)廢水和部分生活污水,故水體

15、成分會很復(fù)雜,必然會造成其水質(zhì)的不斷變化;、值變化大,由于染料生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)工藝不同,因此所需要的值也就會不同,就必然會造成廢水中值經(jīng)常處于變化中;、有毒有害物質(zhì)多,不僅含有硝基、氨基、氰基等毒性大的化合物,而且還含有各種有毒有害的重金屬元素。染料廢水會影響水生生態(tài)系統(tǒng)的多樣性,其排入水體后會迅速消耗水體中的溶解氧,使水體中溶解氧嚴重短缺。除此之外,還能提高水體中的總磷和總氮的含量,這些元素的排入會使水體富營養(yǎng)化,水體富營養(yǎng)化的結(jié)果是使藻類等水生植物大量繁殖。這些水生植物生存過程中需要消耗水體中的溶解氧,使水體嚴重缺氧,最終也會使水體腐臭,影響人們的正常生活。.染料廢水的處理方法目前,國內(nèi)處

16、理染料廢水主要采用的是以生物處理法為主,物理法和化學(xué)法為輔的處理技術(shù)。染料工業(yè)和紡織工業(yè)的發(fā)展同時也帶動了其生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步,一部分人工合成的有機染料和染料助劑等可生化性差的有機物大量排入到水體中造成了水體的嚴重污染,要除去水體中的這些污染物,必須使其排入水體后能夠很快降解掉。而現(xiàn)有的廢水處理技術(shù)則很難使這些有機物完全分解。鑒于以上原因,最近幾年,國內(nèi)外都開展了一些關(guān)于有機染料廢水處理方面的研究,并提出了一些處理有機染料廢水的新型技術(shù)。其中最具有代表性的有物理化學(xué)法、生物法和化學(xué)氧化法等。下面分別從這三個方面進行介紹。.物理化學(xué)法物理化學(xué)法包括吸附法,混凝法,氧化法和電解法。吸附法是物理處理

17、法中應(yīng)用最多的方法,吸附法主要有活性炭吸附、生物活性炭吸附、粉煤灰吸附、硅藻土吸附等。目前,國內(nèi)外使用最多的主要是活性炭吸附法,該法可以有效地吸附并除去水中溶解性有機物,但對不溶性有機物的去除效率不高,因此該方法只適用于對水溶性染料的去除?；炷ㄊ怯酶鞣N混凝劑主要有鋁鹽和鐵鹽進行處理的一種方法,最常用有混凝沉淀法和混凝氣浮法。該方法與活性炭吸附法相比對不溶性的有機物具有很好的處理效果。陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文相反其對水溶性的染料的處理效果卻不是很佳。氧化法也是很常用的一種處理技術(shù),其中最常用的氧化劑是臭氧,臭氧的脫色效果極好,對多數(shù)染料都具有脫色效果。其缺陷就是對有些不溶性染料脫色效果極差。電

18、解法是一種化學(xué)處理方法,但該法只能用于酸性染料廢水的處理。.生物法生物處理方法是上世紀人們常用的處理染料廢水的方法。生物法是利用微生物新陳代謝的特點,吸附、氧化、分解廢水中有機物,并最終使其降解為無機物的特點來凈化廢水的方法。生物法是處理染料廢水中應(yīng)用最最廣泛的處理技術(shù),這種方法最突出的優(yōu)點就是運行成本低,對環(huán)境的危害程度小。根據(jù)微生物在降解過程中需要氧和不需要氧的條件可以將生物處理法分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩種。好氧生物處理法主要是利用好氧微生物在有氧條件下將有機物降解為無機物的處理方法。用該方法處理后的染料廢水生化需氧量去除效率很好,但是對色度和化學(xué)需氧量的去除率不高【。相反,厭氧生

19、物處理法是指利用厭氧微生物的無氧呼吸在沒有游離氧的情況下的呼吸方式將有機物降解為無機物的處理方法。該方法與好氧生物處理法相比最大的優(yōu)點就是成本低,處理效果好。它不僅可以提高有機污染物的可生化性,同時還對結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的有機物具有一定的去除效率。在實際處理過程中,好氧處理和厭氧處理法的單獨使用都不能達到完全降解的效果,人們就開始試著將這兩種方法結(jié)合起來使用,結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理效果明顯高于單獨使用時的效果,因此就出現(xiàn)了好氧.厭氧處理工藝。該方法主要是將染料廢水先進行厭氧處理,繼而再進行好氧處理的方法。厭氧處理過程主要是將難溶性的大分子有機物轉(zhuǎn)化成可溶性的小分子物質(zhì),同時還可以將難生物降解的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化成易

20、生物降解的物質(zhì),這對后續(xù)的好氧處理是十分有利的,最終可以實現(xiàn)染料的完全降解【】。.光催化氧化法光催化氧化法是目前新興的也是應(yīng)用最廣的化學(xué)氧化法。光催化氧化法作為一種新技術(shù),對染料廢水具有很好的處理效果,大量實驗已證明大多數(shù)有毒污染物可被光催化降解為無毒無害的物質(zhì)【。常用的光催化劑劑有、等無機試劑,近幾年主要以半導(dǎo)體光催化材料為主要研究對象。光催化氧化是以半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)和能帶間的電子的躍遷為依托的,半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)是由最上面的價帶和最下面的導(dǎo)帶組成的,價帶和導(dǎo)帶之間的能帶差稱為禁帶寬度。在光照光能量等于或大于禁帶寬度條件下,半導(dǎo)體價帶和導(dǎo)帶上的電子就會被激活,當(dāng)能量足夠大時,價帶上的電子就會躍遷

21、到導(dǎo)帶上,失去電子的價帶上就會形成空穴。電子和空穴的同時存在可以使半導(dǎo)體內(nèi)部形成電子.空穴對。躍遷到導(dǎo)帶上的電子具有很強的還原性,價帶上形成的空穴具有很強的鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究氧化性。這種強的氧化劑和還原劑的存在可以使吸附在半導(dǎo)體光催化劑表面的物質(zhì)發(fā)生一系列氧化還原反應(yīng),同時還可以使大多數(shù)金屬離子和難降解的有機物降解。最終使其轉(zhuǎn)化成、及其它粒子,從而達到去除污染物的目的【,最終減小了對環(huán)境的危害程度【。經(jīng)綜合比較和分析可知,光催化降解技術(shù)具有其他降解技術(shù)所不具備的優(yōu)點,故其已經(jīng)被染料廢水處理行業(yè)所應(yīng)用。.半導(dǎo)體光催化氧化機理及研究現(xiàn)狀.半導(dǎo)體光催化氧化機理圖半導(dǎo)體的光催化機理示意

22、圖 .圖.是半導(dǎo)體光催化劑受到光照時由于價帶和導(dǎo)帶之間能級的變化所形成的電子和空穴的過程示意圖。半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)決定了半導(dǎo)體可以作為光催化材料來光催化降解各種難降解的污染物。半導(dǎo)體的能帶間存在不連續(xù)區(qū)域,這就導(dǎo)致由光激發(fā)半導(dǎo)體粒子所形成的光生電子.空穴對壽命相對較長,這些電子.空穴對經(jīng)由禁帶與吸附于半導(dǎo)體表面的物種之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移【。光生電子和空穴生成之后不會很快發(fā)揮其應(yīng)有的氧化還原性,而會經(jīng)歷輸運和復(fù)合兩個過程,而且這兩個過程是一個相互競爭的過程。電子和空穴的輸運可以使其與半導(dǎo)體表面吸附的化合物發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移,從而使其發(fā)揮原有的氧化還原能力,最終使吸附在半導(dǎo)體上的有機物降解為污染程度較小的無機

23、物。有機物的預(yù)先吸附有助于電荷的轉(zhuǎn)移【】。相比而言,電子和空穴的復(fù)合卻會使其失去原有的氧化還原能力,這就大大地降低了半導(dǎo)體光催化劑的降解效率。因此,防止電子.空穴對的復(fù)合是很有必要的。目前為止,防止電子.空穴對復(fù)合的有效方法是通過加入合適的俘獲劑來捕獲其中的一個,這樣就可以有效地分離由于電子躍遷而產(chǎn)生的電子和空穴,陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文并保持其原有的氧化還原能力,從而促進氧化還原反應(yīng)的有效進行。光催化劑的種類和性能是影響半導(dǎo)體光催化劑有效降解有機污染物最重要的因素之一。到目前為止,使用壽命長且具有良好的光催化性能的半導(dǎo)體光催化劑一直在探索過程中。通常用作光催化劑的半導(dǎo)體一般都不能達到這種效果

24、。半導(dǎo)體光催化劑經(jīng)光照后產(chǎn)生的光生空穴可以與水分子作用生成具有強氧化性的羥基自由基,其對光催化降解起決定性的作用。半導(dǎo)體光催化劑的氧化機理與材料的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),下面以為例來進行舉例說明。半導(dǎo)體的禁帶寬度. 決定了其只對紫外光區(qū)有響應(yīng)。由于的最大吸收波長在.處,故要使其價帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶形成氧化還原性的電子.空穴對,就必須是入射光的波長大于. 。由于能帶的不連續(xù)性,電子和空穴的壽命比較長,在電場的作用下電子和空穴發(fā)生分離并遷移到粒子表面的不同位置與吸附在半導(dǎo)體光催化劑粒子表面上的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。半導(dǎo)體顆粒在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生的空穴和電子在半導(dǎo)體內(nèi)部或表面的光催化反應(yīng)主要包含以下幾個過程【

25、】:枷一。一?一?。一。?。?。一降解產(chǎn)物在該過程中形成的?自由基具有很強的氧化性,其能夠使大量的有機物降解,最終降低其對環(huán)境的危害程度。.半導(dǎo)體光催化的研究現(xiàn)狀自半導(dǎo)體作為電極光解水的實驗成功以后,半導(dǎo)體納米材料光催化氧化技術(shù)成為人們研究的重點并且逐漸向更深層次發(fā)展?，F(xiàn)階段該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于光催化法處理有機無機廢水方面并取得了前所未有的結(jié)果。在實際應(yīng)用中,型半導(dǎo)體材料成為降解各種環(huán)境污染物的最受關(guān)注的材料,常用的有、等】。其中的不穩(wěn)定性會降低該材料的光催化性能,有的甚至使該催化劑失去原有的光催化性能【】。而氧化鐵因自身的一些缺陷使其在光催化領(lǐng)域逐漸失去應(yīng)用價值。與這些材料相比, 具有高化學(xué)

26、穩(wěn)定性、難溶且具有較大的禁帶寬度,所以很快就被人們發(fā)現(xiàn)并投入使用。最近幾年,隨著研究的進一步深入,關(guān)于光催化降解的機理的研究越來越多】。但是,也有其自身的缺陷,它的禁帶寬度決定其對太陽鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究光的利用率很低。因此,為了提高半導(dǎo)體光催化材料的光催化活性,目前最熱門的研究是通過各種方法對半導(dǎo)體光催化劑進行改性以提高其光利用效率。目前,半導(dǎo)體光催化劑的改性主要采用以下幾種方法:非金屬元素的摻雜,金屬離子的摻雜,稀土元素的摻雜、染料敏化半導(dǎo)體光催化劑等。除此之外,人們也已經(jīng)開始著手研究開發(fā)新型光催化劑,這些光催化劑的主要特點是禁帶寬度比較小,在可見光的照射下就能生成具有氧化還

27、原能力的電子.空穴對。物理合成法和化學(xué)合成法是目前應(yīng)用最多的制備納米材料的方法。其中物理方法簡單無污染,成本低,最常用的是冷凝法和球磨法。而化學(xué)法反應(yīng)快且更容易得到超微粒子。溶膠.凝膠法【引、水熱合成法【 、微乳液法是近幾年迅速發(fā)展的化學(xué)合成法。相比而言,化學(xué)法比物理法更為簡單有效,而物理過程復(fù)雜且易混入雜質(zhì)。其中化學(xué)法中的水熱合成法是目前實驗室應(yīng)用最廣泛的制備納米粉體的方法。水熱法通常是在密閉的高壓釜中進行的,反應(yīng)物質(zhì)主要是通過高溫高壓的反應(yīng)環(huán)境溶解并重結(jié)晶形成新的物質(zhì)。目前已經(jīng)研究出了幾種新的光催化劑【】,這些光催化材料都克服了禁帶寬度大、光催化性能差的缺點。新型光催化劑的制備主要是通過以

28、下兩種方式完成的:、對只在紫外光區(qū)有光催化活性的光催化材料進行改性窄化其帶隙能使其在可見光區(qū)具有光催化活性;、通過改進材料的制備方法制備在可見光區(qū)有響應(yīng)的新型光催化材料。人們對鈣鈦礦型復(fù)合氧化物【進行了大量的研究,目前為止,已經(jīng)報道過的鈣鈦礦型光催化劑有、乃,挪】等。其禁帶寬度的縮小可以促使其在可見光區(qū)具有光催化活性。楊秋華【】等人通過水熱法在檸檬酸的輔助作用下成功地合成了對水溶性染料具有較好的光催化活性的,實驗分析表明其具有很好的光催化活性。.可見光型光催化劑的研究進展寬帶隙的半導(dǎo)體光催化劑僅對紫外光區(qū)有響應(yīng),而紫外光在所有的太陽光中只占到%左右,這就降低了其對太陽光的利用率【】。除此之外,

29、為了提高光催化劑的光催化活性,其吸收帶會向能量低的方向移動。最重要的一點是,其電子和空穴容易復(fù)合,這也可以使其光催化效率降低。為了解決這一重要問題,人們通過各種摻雜來減小其帶隙能,從而使其吸收帶向波長更長的可見光區(qū)移動,這樣就可以提高對太陽光的利用率。最近幾年,人們在該方面做了大量的研究工作【,這樣就可以使其在提高太陽光利用率的同時提高其光催化活性。因此改變光催化劑的結(jié)構(gòu)特征使其在可見光區(qū)具有一定的光催化性能成為人們研究的重點。下面重點介紹幾種高效率的窄禁帶光催化劑。.離子摻雜光催化劑陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文離子摻雜是指所摻雜的離子進入光催化劑的晶格里面并改變其原有的結(jié)構(gòu),最終達到改變其能帶結(jié)

30、構(gòu)和禁帶寬度的目的,從而使光生電子和空穴都具有很強的氧化還原能力。其中離子的引入主要有兩種方法:物理方法和化學(xué)方法。新離子的引入可以使該光催化劑的光催化活性得到一定程度的提高的方法。通常離子摻雜光催化劑按摻雜元素的不同可以分為以下三種:金屬離子,方法是采用原子尺寸相近,電子結(jié)構(gòu)相似的金屬離子來取代中心原子例如的鈦原子【,。這主要是通過引入新的能級從而改變電子的躍遷渠道,這有利于降低電子激發(fā)過程中所需要的能量,但是電子和空穴的能量不會被削減。除此之外,該類型的摻雜還可以增加電子和空穴的產(chǎn)率,并提高空穴和電子的氧化還原能力,從而可以提高離子摻雜光催化材料在可見光下的光催化活性;非金屬元素的摻雜,這

31、些元素的摻雜同樣也可以改變光催化劑的本身結(jié)構(gòu)【郇,從而進一步影響電子.空穴對的產(chǎn)生。研究表明這種摻雜可以降低原有材料的帶隙,從而使其在可見光區(qū)范圍內(nèi)具有光催化活性,提高其對太陽光的利用效率。金屬離子和非金屬元素共摻,此研究是試圖通過共同摻雜,在半導(dǎo)體材料中引入多個雜質(zhì)能級,這有利于電子的躍遷,產(chǎn)生更多的電子.空穴對,從而提高光催化劑的光催化活性。.復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑復(fù)合半導(dǎo)體是指通過復(fù)合具有不同能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體微粒,從而使寬帶隙的半導(dǎo)體納米顆粒受窄帶隙納米顆粒的敏化而降低其帶隙能,這對于提高寬帶隙半導(dǎo)體的光催化性能具有實際性的意義,同時還可以提高其對太陽能的利用率。復(fù)合半導(dǎo)體是一種多方面性能都

32、優(yōu)于單一半導(dǎo)體的復(fù)合材料,它是由不同的物質(zhì)通過一定的作用力而結(jié)合在一起的。這種結(jié)合可以改變原有材料的能級缺陷,從而進一步改變其微觀結(jié)構(gòu),使其各方面的性能都發(fā)生很大的變化。硫化鎘作為一種具有光學(xué)性能半導(dǎo)體材料,使其在光催化方面也有很廣泛的應(yīng)用。的禁帶寬度為. ,其能有效利用可見光,提高太陽光的利用效率。由于其在可見光下有效應(yīng),故其對太陽光具有很高的利用效率。因此可以將其用于光催化領(lǐng)域來光催化降解難降解污染物。但也存在一些自身的缺點,其最大的缺點就是在有氧氣存在的條件下,表面很容易發(fā)生氧化還原反應(yīng),故其應(yīng)用起來很不穩(wěn)定,這也就會對其光照下的光催化效率帶來一定程度的影響。將與光穩(wěn)定性比較好的復(fù)合形成

33、的.復(fù)合半導(dǎo)體是目前研究最多的復(fù)合體系。這兩者的復(fù)合可以使的光生導(dǎo)帶電子注入到的導(dǎo)帶上,從而降低的帶隙能,并能更有效地阻止電子.空穴對的復(fù)合,最終提高的光催化效率。復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑的合成方法有很多,其中應(yīng)用最多的有化學(xué)沉積法和溶膠混合法。.染料敏化半導(dǎo)體光催化劑鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究光敏化的作用主要是降低半導(dǎo)體的禁帶寬度,使其在可見光區(qū)有響應(yīng),即就是通過該方法可以提高半導(dǎo)體光催化劑對太陽光的利用率,進而提高其光催化效率。目前該方法最廣泛的應(yīng)用就是染料敏化二氧化鈦光催化,染料敏化體系可以使體系對可見光的吸收利用率大幅度提高,擴寬了其在光電、光催化技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。由于中國是染料生

34、產(chǎn)大國和紡織印染大國,這一方面的研究具有很特殊的意義。染料敏化半導(dǎo)體需要注意的一點就是染料敏化物質(zhì)的激發(fā)態(tài)電位應(yīng)該與原物質(zhì)的導(dǎo)帶電位保持一致,這樣才能提高其光敏化效果。在光敏化方面,染料光敏化技術(shù)【】已成為目前研究最多的改善半導(dǎo)體光催化性能的手段。染料吸附,受光激發(fā)和電子的轉(zhuǎn)移是染料敏化半導(dǎo)體的基本過程。.新型窄帶半導(dǎo)體光催化劑在研究的眾多半導(dǎo)體光催化劑中,多元氧化物是一種新型的窄禁帶寬度的光催化材料。目前關(guān)于該類光催化材料的研究也逐漸增多?！康扔盟疅岱ǔ晒Φ刂苽淞斯獯呋阅芰己玫陌雽?dǎo)體光催化劑。丁建軍【】等用研究出的銦酸鹽半導(dǎo)體材料降解一定濃度的亞甲基藍染料,實驗發(fā)現(xiàn):該半導(dǎo)體材料的光催化性

35、能很好。與此同時,其他一些窄禁帶的光催化材料也在研究過程中。徐悅?cè)A【】等人通過表面復(fù)合的方法制備了復(fù)合半導(dǎo)體材料,實驗表明,復(fù)合后的半導(dǎo)體在可見光區(qū)具有很好的吸收。除此之外,含鉍光催化劑也是近幾年的研究重點,如【、【】等。在這基礎(chǔ)上,人們還進一步研究了這些材料在有機染料光催化降解方面的應(yīng)用。通過研究發(fā)現(xiàn)這些光催化材料已經(jīng)成為降解有機污染物的窄帶且最有效的光催化劑。吳菊】等人研究了由納米片組裝成的巢狀結(jié)構(gòu)的在可見光下圖.所示:./ . .梆峨】吣圖.巢狀的形成機理 仃.最近幾年,關(guān)于的研究越來越多,而且不只局限于對該納米粉體的合成方陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文面,大多是發(fā)揮該半導(dǎo)體納米材料的優(yōu)越性能

36、,將其應(yīng)用于光催化降解難降解的有機物方面。尤其是在難降解有機染料光催化降解機理方面已經(jīng)越來越受到人們的重視。通過研究發(fā)現(xiàn),在光照條件下,可以產(chǎn)生具有強氧化性的羥基自由基,該自由基的強氧化性可以將復(fù)雜的有機物氧化為大量小分子物質(zhì)。.光催化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其在有機染料廢水方面的應(yīng)用.光催化技術(shù)的研究現(xiàn)狀光催化技術(shù)發(fā)展至今,不僅只用于水的光解方面。在環(huán)境污染嚴重的現(xiàn)代社會,光催化降解技術(shù)已經(jīng)成為人們緩解環(huán)境壓力的最有效的手段之一。尤其是在有機染料的光催化降解方面已經(jīng)展開了廣泛的研究。近幾年,通過研究發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體光催化劑的光催化氧化技術(shù)可以迅速光催化降解多種難降解的有機化合物。目前,光催化技術(shù)主要用于以

37、下幾個方面:、在無機物處理方面:一些無機污染物可以吸附在半導(dǎo)體光催化劑的表面,在光照射條件下,將其進行一定程度的轉(zhuǎn)化。例如。最終可以轉(zhuǎn)化為和;可以被轉(zhuǎn)化為等。此外,半導(dǎo)體光催化劑還可以將某些高價的且有毒的重金屬離子還原,最終降低其對環(huán)境的危害程度。、在有機污染物處理方面:在各行業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代社會,廢水中有機污染物的排放量逐年增加。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)對這些物質(zhì)的去除具有很好的效果。、在細菌和病毒的處理方面:在光照條件下,半導(dǎo)體光催化劑可殺滅水中的大腸桿菌。有機染料廢水屬于難治理的工業(yè)廢水之一,這類廢水排入水體后可以使水體中的、值增大,最重要的是有機有毒物質(zhì)明顯增加,使水體的可生化

38、性大大降低。這不僅對水體和環(huán)境質(zhì)量造成一定程度的影響,而且還間接性的影響到人體的健康。因此,如何更有效地降解這類廢水對以后更深層次的的研究具有很好的理論基礎(chǔ)。目前,人們對處理有機染料廢水的技術(shù)進行了更深層次的研究,研究發(fā)現(xiàn)具有光催化性能的納米半導(dǎo)體在處理該類廢水方面具有很好的效果。除了研究光催化降解效率以外,人們還開始著手研究有機染料在光催化降解過程中的降解中間產(chǎn)物及其降解過程,并由此推斷出了其光催化降解機理。.光催化技術(shù)在有機染料廢水方面的應(yīng)用自年等光降解水中污染物的試驗成功以后,很多研究者都相繼進行了光催化技術(shù)降解難降解污染物的研究并且取得了較好的成果。近年來,人們在該方面的研究已經(jīng)逐漸深

39、入到對有機染料的降解機理的研究。劉華俊【】等在酸性條件下用稀土摻雜的光催化降解一定濃度的羅丹明砒圓溶液,實驗過程中所用的光源是的高壓汞燈。通過實驗可以發(fā)現(xiàn),隨著光照時間的延長,溶液顏色逐漸變淡,即鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究其發(fā)生光降解。實驗通過紫外.可見吸收光譜分析了該條件下溶液的降解過程,紫外.可見吸收曲線的變化情況表明在該條件下,的光催化降解是脫乙基作用和羥基化作用共同作用的結(jié)果。不同光照時間下的吸收曲線的最大吸收峰基本相同說明羥基化作用占據(jù)主要地位。在此基礎(chǔ)上他們還通過高效液相色譜和電噴霧質(zhì)譜進一步地分析了在光催化降解過程中的降解中間產(chǎn)物,并分析了其降解過程。結(jié)果表明在光催化劑粒

40、子表面和溶液本體中,脫乙基和羥基化分別占據(jù)著不同的地位【。其降解中間產(chǎn)物中檢測到了脫乙基產(chǎn)物和羥基化產(chǎn)物,同時還檢測到了許多不知道結(jié)構(gòu)的小分子物質(zhì)。說明等人通過把、和不同物質(zhì)的量的的光降解過程很復(fù)雜。在通過固相法制得含。的,然后再以這些物質(zhì)為原料通過水熱法成功地合成了含的鎢酸鉍光催化劑,對進行光催化降解,并對其光催化機理進行了簡單分析。研究發(fā)現(xiàn)與不摻雜的鎢酸鉍相比會明顯的發(fā)現(xiàn)有紅移現(xiàn)象;而且隨著濃度的不同,對紫外.可見光的吸收也不同,并且紅移現(xiàn)象出現(xiàn)的波段也不同?！尽康热擞煤唵蔚乃疅岱ê臀椒ǔ晒Φ睾铣闪税驳?并在氙燈照射下,用其光催化降解和。實驗發(fā)現(xiàn),在可見光的照射下,.光催化降解這些溶液

41、的降解效率比的提高將近.倍。為了說明其光催化活性增強的原因,他們提出了.在可見光的照射下可能的光催化機理,如圖.所示:翟勰瞪 .啪盥圖.在可見光照射下.的光催化機理 .? 于凱【等研究了可見光照射下光催化降解的降解機理。通過實驗發(fā)現(xiàn),內(nèi)/的可以完全脫色降解。此外,他們還通過二光譜、/和/分析和研究了如光催化降解的降解機理。這些光譜可以檢測到所有的脫乙基中間產(chǎn)物和其他一些小分子物質(zhì)。最后他們還提出了光催化降解染料是發(fā)色基團裂解和脫乙基作用相互競爭的過程。圖.是他們提出的染料光降解過程中的脫乙基過程:陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文圖光催化降解的脫乙基過程 .本課題的研究目的、意義、研究內(nèi)容及創(chuàng)新點.研究

42、目的及意義隨著工業(yè)特別是染料工業(yè)的飛速發(fā)展,實際生產(chǎn)和應(yīng)用的染料種類越來越多。在染料生產(chǎn)和使用過程中,有很大部分會通過各種途徑進入到水體中,對周圍水環(huán)境造成了極大的危害,而這種生產(chǎn)廢水已經(jīng)成為當(dāng)前最主要的水體污染源之一。而在這些眾多的染料中,絕大部分都是有機染料。有機染料成分復(fù)雜、色度深、化學(xué)耗氧量高、排放量和毒性大、可生化性差并且難降解,故目前還沒有比較有效的方法來處理此類廢水。因而,有機染料廢水的有效處理是目前面臨的一個最有挑戰(zhàn)性的問題。自半導(dǎo)體作為電極光解水的實驗成功后,半導(dǎo)體納米材料的光催化氧化技術(shù)逐漸受到人們的關(guān)注。具有光催化性能的半導(dǎo)體光催化劑在光照作用下可以產(chǎn)生強烈的氧化作用,從

43、而光降解多種難降解的成分復(fù)雜的有機物。并最終把這些難降解的有機物氧化成大量小分子物質(zhì)。這種方法降解速度快,無二次污染,因此具有很廣闊的應(yīng)用前景。以目前的研究成果來看,該方面的研究已經(jīng)取得了很大的進展,有望進一步發(fā)展。由于研究技術(shù)和水平的限制,目前實驗室對光催化降解有機物的研究還限制在降解效率方面,光催化劑的制備及優(yōu)化一直是人們所研究的重點。最近幾年人們開始通過檢測染料分子的降解效率及相關(guān)的分析來判斷光催化劑的光催化活性及染料的大致降解過程,而很少關(guān)注染料分子的光催化降解過程和機理。因此,研究光催化降解有機染料過程中的中間產(chǎn)物、主要降解過程及降解機理具有十分重要的意義。.研究內(nèi)容及創(chuàng)新點通過控制

44、不同的水熱溫度、水熱時間及,確定最佳的水熱條件,制備具有較好的光催化活性的半導(dǎo)體光催化劑;用上面制各的半導(dǎo)體光催化降解一定濃度的有機染料羅丹明,甲基橙溶液;通過譜、及色.質(zhì)聯(lián)用來分析并得出各種不同染料在光催化劑光催化作用下的降解中間產(chǎn)物,降解過程及機理。鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究半導(dǎo)體光催化劑的合成與表征.引言鎢酸鹽納米材料在光催化材料、閃爍材料、微波應(yīng)用等方面都具有良好的應(yīng)用前景,因此已逐漸成為近幾年研究的熱點問題】。其中鎢酸鉍光催化降解有機染料領(lǐng)域的研究已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注。自年】等首次報道了鎢酸鉍在可見光的輻射下具有光催化活性后,它就作為一種光催化材料在光催化降解有機染料方面引

45、起了越來越多的關(guān)注。近幾年人們在光催化材料光催化去除和降解有機污染物的研究方面開辟了一條新的道路,尤其是在有效降解有機染料廢水方面得到了更廣泛的應(yīng)用【。半導(dǎo)體光催化材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)性質(zhì)和制備的方法的不同都可以影響該材料的性能。因此不同制備方法制得的物質(zhì),即使其具有相同的化學(xué)組成,但由于結(jié)構(gòu)的不同,其性能也會存在很大的差異。常用的合成方法是固相燒結(jié)法,即在高溫下燒結(jié)而得到。但用這種方法制備的很難達到我們所期望的效果。為了提高光催化劑的催化活性,人們開始研究新的合成方法,目前實驗室所用的合成方法通常是水熱合成法。該方法可以通過控制催化劑的形貌來改變其光催化活性。水熱法是近幾年發(fā)展起來的一種制備

46、納米材料的濕化學(xué)法,通常又被稱為高溫溶液法。水熱法主要針對的是難溶解或不溶的物質(zhì),它可以創(chuàng)造高溫高壓的環(huán)境使這些物質(zhì)溶解并重結(jié)晶。該制備方法所用原料成本較低,所制備的粉體純度高、分散性好、晶型好,且大小形貌可控,因此是是進行無機合成與材料制備的一種有效方法【引,也是目前最常用的一種制備方法。晶體的水熱生長、水熱處理和水熱法制備納米粉體都是水熱法的典型應(yīng)用,這些方法分別是用來作為各種單晶生長的必備條件,制備超細、團聚現(xiàn)象少、結(jié)晶性好的粉體。除此之外,還可以完成某些有機反應(yīng)或?qū)σ恍Νh(huán)境存在嚴重或潛在危害的有機廢棄物質(zhì)進行處理等。低溫水熱法和超臨界水熱法是按溫度的不同對其進行分類的。其中低溫水熱在

47、工業(yè)生產(chǎn)和實驗室應(yīng)用較多,溫度一般不高于。超臨界水熱法是以水作為反應(yīng)介質(zhì),在超臨界狀態(tài)下與反應(yīng)物進行合成反應(yīng)的過程,該過程是在高溫高壓條件下進行的。按反應(yīng)容器的不同可以將水熱法分為“傳統(tǒng)水熱法”和“特殊水熱法”,“傳統(tǒng)水熱法”反應(yīng)時間比較長,成本比較大,且不容易控制形貌。而“特殊水熱法”簡單快速,而且可以通過在其他作用力場直流電場、微波電磁場等的輔助作用下更有效地控制該產(chǎn)品的形貌。由于其他作用力的存在,可以改善傳統(tǒng)水熱法反應(yīng)時間長的弱點,而且還可以更有效地控制產(chǎn)物的形貌,提高合成效率的同時還可以降低合成成本。本實驗采用的制各方法就是水熱法,經(jīng)實驗證明用該方法制備的光催化納米粉體形貌分布均勻。陜

48、西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.實驗部分.實驗藥品和儀器實驗過程中所用到的試劑有:硝酸鉍?;分析純的鎢酸鈉?;檸檬酸?,為分析純,;分析純的碳酸氫鈉。去離子水。實驗過程中所用到的儀器有:電熱鼓風(fēng)干燥箱 儀器型號:型儀器型號:電子天平儀器型號:.磁力攪拌器數(shù)控超聲清洗儀 儀器型號:.低速臺式離心機 儀器型號:.儀器型號:.真空干燥箱.半導(dǎo)體光催化劑的合成將. 蒸餾水中,磁力攪拌 左右使其完全溶解;接檸檬酸加入到著將.,得到混合溶液;最后向加入到上述溶液中攪拌大約上述混合溶液中加入 ?和. ,繼續(xù)攪拌 左右,得到白色溶解液。將該溶液轉(zhuǎn)移到帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中,在的條件下,傳統(tǒng)水熱反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后將

49、水熱釜自然冷卻至室溫,得到淺綠色沉淀,將所得的沉淀用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次,將洗滌后的沉淀在條件下真空干燥即可得到納米粉體。.分析與表征制備的樣品的晶相組成、顆粒尺寸等使用日本黜的/.型島輻射,五. 進行測試;樣品的射線衍射儀.微觀形貌和結(jié)構(gòu)采用一型掃描電子顯微鏡 和型透射電子顯微鏡進行分析;樣品的紫外可見漫反射光譜是用日本島津型紫外可見光譜儀進行測試的。.結(jié)果與討論.物相結(jié)構(gòu)分析圖.是用以上方法所制備的半導(dǎo)體光催化劑微球樣品的譜圖。將該鎢酸鉍光催化降解有機染料機理的研究圖?制備的微球樣品的圖 .圖與標準卡片 .對比分析可知,樣品在衍射角.、.、.、.、.處可以看到明顯的衍射峰,它們分

50、別為正交晶系的 晶面、晶面、晶面、 晶面和晶面。此結(jié)果與正交晶系的衍射峰完全一致,這說明所制備的微球為純的正交晶系。由于該樣品的衍射峰與,.純的正交晶系粉體的衍射峰一致,其晶胞參數(shù)分別為口.和. 】。圖中沒有出現(xiàn)雜質(zhì)的衍射峰,說明用該方法制備的微球的純度很高,結(jié)晶性比較好,晶體缺陷比較少。根據(jù)公式:/【式中.,五. ,口為衍射峰的半寬度,為布拉格衍射角,為晶粒的。平均粒徑,可以計算出用該方法所制備的微球樣品的晶粒尺寸為.形貌分析分析圖制備的微球樣品的圖.低倍,高倍 ; .陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文圖.是用以上方法所制備的半導(dǎo)體光催化劑微球樣品的圖。其中圖.為樣品的低倍圖,從圖中可以看出樣品整體形

51、貌呈中間向下陷的微球狀,并且形貌比較均一,分散性也比較好,但是微球大小分布不是很均一,還存在少量碎渣附著于球狀結(jié)構(gòu)的表面。圖.是微球高分辨率的圖,從圖中可以看到明顯的中空結(jié)構(gòu)的微球,球體中間有一個明顯的空洞,即呈巢狀結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出,該微球的直徑大約為。除此之外,我們還可以看出該巢狀結(jié)構(gòu)是由大量的納米片堆積而成的。從該圖中也可以明顯地看出沒成型的碎渣的存在。分析圖制備的微球樣品的圖片.微球的透射圖,微球邊緣透射圖片,邊緣高倍透射圖,選區(qū)電子衍射圖片 ; ;.為進一步確認鎢酸鉍樣品的結(jié)構(gòu),我們選擇了圖.中的樣品進行了透射電鏡分析,并且對組裝成微球的納米片也進行了分析。其中圖.為樣品的透射圖,從圖中可以明顯地看到邊緣不光滑的球狀結(jié)構(gòu),其周圍還存在一些碎渣。微球中間的空白斑點說明制備的微球是中空的,也就是說中凹的空腔是自上而下貫穿整個微球的,即前面所謂的巢狀結(jié)構(gòu)。圖.是圖.中邊緣部分的透射圖,從圖中可以看出該微球的邊緣很粗糙,并且可以明顯