目录
摘要......................................................................................................................................................I Abstract.............................................................................................................................................III 目录....................................................................................................................................................V 第一章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2卤氧化铋概述 (1)
1.2.1卤氧化铋制备方法、形貌以及光催化性能 (2)
1.3碳量子点(CQDs) (5)
1.4碳量子点﹙CQDs﹚与光催化 (6)
1.5黑色氯氧化铋﹙black BiOCl﹚ (8)
1.6石墨烯 (8)
1.7本课题研究的目的和主要内容 (9)
第二章BiOCl/CQDs复合光催化剂的制备及其光催化性能研究 (11)
2.1前言 (11)
2.2实验 (12)
2.2.1实验试剂 (12)
2.2.2实验仪器 (12)
2.2.3碳量子点(CQDs)的制备 (13)
2.2.4BiOCl/CQDs复合光催化剂的制备 (13)
2.2.5光催化实验 (14)
2.2.6光电流测试 (15)
2.3结果与讨论 (15)
2.3.1X射线衍射分析（XRD分析） (15)
2.3.2CQDs荧光分析 (16)
2.3.3扫描电镜（SEM）和透射电镜分析（TEM） (16)
2.3.4比表面积（BET）分析 (18)
2.3.5能谱﹙EDS﹚分析 (18)
2.3.6紫外-可见漫反射吸收光谱分析 (19)
2.3.7光电流响应分析 (20)
2.3.8光催化活性分析 (21)
2.3.9BiOCl/CQDs光催化机理分析 (22)
2.4小结 (22)
第三章不同粒径的碳量子点﹙CQDs﹚对BiOCl修饰改性的研究 (23)
3.1前言 (23)
3.2实验 (24)
3.2.1实验试剂 (24)
3.2.2仪器 (24)
3.2.3不同粒径分布的碳量子点﹙CQDs﹚的制备 (25)
3.2.4不同粒径分布的碳量子点﹙CQDs﹚与BiOCl复合材料的制备 (25)
3.2.5BiOCl/CQDs复合材料不同合成时间的研究 (26)
3.2.6样品的表征 (26)
3.2.7光催化实验 (26)
3.2.8光电流实验 (27)
3.3结果与讨论 (27)
3.3.1CQDs荧光分析 (27)
3.3.2XRD分析 (28)
3.3.3SEM和TEM分析 (29)
3.3.4BiOCl/CQDs复合物形成机理分析 (31)
3.3.5比表面积和孔结构的分析 (32)
3.3.6紫外可见漫反射光谱分析 (34)
3.3.7电位-阻抗分析 (35)
3.3.8固体荧光发射光谱分析 (37)
3.3.9光电流响应分析 (37)
3.3.10光催化性能分析 (38)
3.3.11光催化机理分析 (39)
3.4结论 (40)
第四章黑色氯氧化铋和石墨烯复合材料的制备、表征及光催化性能研究 (41)
4.1引言 (41)
4.2实验 (42)
4.2.1实验试剂 (42)
4.2.2实验仪器 (43)
4.2.3BiOCl以及不同量GO修饰的BiOCl/GO复合材料的制备 (43)
4.2.4黑色BiOCl/Graphene的制备 (44)
4.2.5样品的表征 (44)
4.2.6光催化实验 (45)
4.3结果与讨论 (45)
4.3.1XRD分析 (45)
4.3.2比表面积和孔结构的分析 (47)
4.3.3紫外可见漫反射光谱分析 (48)
4.3.4荧光发射光谱分析 (50)
4.3.5光催化性能分析 (51)
4.3.6光催化机理分析 (52)
4.4结论 (54)
参考文献 (55)
硕士期间发表的论文 (71)
致谢 (72)
第一章绪论
1.1引言
随着过去几个世纪人类对诸如煤、石油、天然气等传统矿物能源的过度消费，导致现在逐步面临着巨大的能源危机和环境污染问题。半导体光催化，它可以充分利用丰富的太阳能资源来光解水制H2[1-3]，有毒污染物的分解[4-5]，选择性有机转换[6-7]和把CO2转换成碳燃料[8-10]。鉴于这些优异的性能，在能源替换和环境治理上光催化被认为是一种高效、绿色和有发展前景的处理方法。传统的TiO2光催化剂，由于其较宽的禁带(带隙能:金红石型，3.0eV;锐钛矿型，3.2eV)和仅对太阳能的紫外光波段有响应这些缺陷，导致了其利用太阳能的资源不足5%，这无疑来说限制了它的应用[11-16]。为了充分利用太阳光和室内的光照，开发一种高效率的可见光驱使的光催化剂显得十分必要。
在开发新的具有可见光响应的光催化材料的过程中，很多研究发现一些拥有d10轨道的p区金属元素，如Ag(I)中的Ag4d，Sn(II)中的Sn5s和Bi(III)中的Bi6s，他们可以和O2p杂化形成一种新的更好的杂交价电子带(VB)，这样可以使禁带宽度变窄，从而可以捕获可见光[3，17-19]。针对材料的低毒性和地球资源储量上讲，铋基的光催化材料应更加的适合作为新型的光催化剂;另一方面，铋基的半导体材料(例如:Bi2O3[20-21]，CaBi2O4[22]，Bi2WO6[23-26]，BiVO4[27-31]，Bi4Ti3O12[32-33]，Bi2O2CO3[34-35]和BiOIO3[36])在污水净化和有毒污染物去除方面已经展现出了高效的光催化性能。因此，随着铋基光催化材料较强的可见光吸收和优越的光催化性能的发现，它便越来越受到研究者的喜爱和人们的重视。
1.2卤氧化铋概述
BiOX是一种重要的三元结构（V-VI-VII）半导体材料，因其独特的层状结构、适合的禁带宽、高的化学稳定性和催化活性以及对可见光拥有很好的响应，已经成为光催化剂研究的一个新方向。BiOX（X=Cl，Br，I）晶体由[Bi2O2]2+穿插在双层卤素原子中构成层状结构，由于内部弱的范德华力和外部较强的键合力，从而产生高度各向异性的电学、磁学和光学性能[37-39]。此外，[Bi2O2]2+和X?