水热法合成cdsbi2moo6异质结光催化剂及其高效可见光催化活性研究.doc

水热法合成CdS/Bi2MoO6异质结光催化剂及其高效可见光催化活性研究


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目录
第一章 绪论……………………………………………………………………………………………………1
1.1半导体光催化研究现状………………………………………………………………………………1
1.2光催化中的机理和存在的问题………………………………………………………………………2
1.3异质结光催化研究的现状……………………………………………………………………………4
1.4钼酸铋光催化剂………………………………………………………………………………………6
1.5硫化镉的研究现状……………………………………………………………………………………8
1.6 CdS/Bi2MoO6异质结的研究意义实验设计催化机理分析…………………………………………9
第二章 实验合成………………………………………………………………………………………………11
2.1 Bi2MoO6的制备 ……………………………………………………………………………………11
2.2 CdS/Bi2MoO6纳米异质结光催化剂的制备…………………………………………………………11
2.3光催化降解实验……………………………………………………………………………………11
2.4限制活性成分………………………………………………………………………………………11
第三章 催化剂的表征及结果分析……………………………………………………………………………13
3.1 XRD…………………………………………………………………………………………………13
3.2 SEM、TEM和HRTEM………………………………………………………………………………14
3.3 XPS 分析……………………………………………………………………………………………14
3.4荧光发射光谱…………………………………………………………………………………………15
3.5紫外-可见分光光度计………………………………………………………………………………16
3.6光催化降解实验……………………………………………………………………………………17
3.6.1对RhB的降解…………………………………………………………………………17
3.6.2 对MB和TC的降解……………………………………………………………………………17
3.7可能的光催化机理…………………………………………………………………………………18
3.7.1活性氧的作用………………………………………………………………………………18
3.7.2 CdS/Bi2MoO6的光催化剂机制………………………………………………………………18
3.8循环实验……………………………………………………………………………………………19
第四章 结论……………………………………………………………………………………………………21
致谢……………………………………………………………………………………………………………22
参考文献………………………………………………………………………………………………………23




摘要：光催化在直接利用太阳能解决环境污染和能源短缺两大问题上表现出潜在的应用前景。在过去几十年里，这一领域正逐步地深入发展。光催化剂作为光催化的核心部分，研究和开发具有高活性的可见光催化剂成为光催化领域的难点和热点。常见的半导体光催化剂主要存在以下几点不足: (1)仅能吸收太阳光中的紫外光部分(仅占太阳光能量的4%)，在可见光区几乎没有响应; (2)催化剂对光的吸收效率不高; (3)光生电子和空穴的分离效率低;(4)光催化剂的稳定性差，容易发生光腐蚀; (5)光催化剂的制备过程复杂，需要引入有毒有害溶剂或者结构导向剂; (6)光催化剂难以实现规模化生产; (7)在太阳光下活性不高等。因此，开发绿色、简单、容易规模化生产的光催化剂合成方法，制备高效、稳定的可见光催化剂，揭示光催化剂与光催化活性之间的内在关系，是当前光催化领域的主要发展方向。
含铋光催化剂因其能吸收可见光、催化活性高而具有广阔的应用前景。众所周知单一半导体催化剂，由于其光激的电子空穴很容易复合，通常具有较低的光催化性能。构建具有能带位置匹配的异质结光催化体系作为一种高效的方式，不仅能有效地提高光生电子空穴分离效率，而且还可以拓宽光谱响应范围。因此，开发具有较高的光催化活性的新异质结光催化剂仍然是一项巨大挑战。本研究成功的通过两步水热法制备了新型CdS/ Bi2MoO6异质结光催化剂。制备的样品进行了一系列测试表征（XRD，SEM，TEM，XPS，UV-Vis和PL等）。制备的样品在可见光照射下(λ>420 nm)，对不同种类的有机染料和四环素的降解都表现出高催化活性。CdS-2的样本对罗丹明B(Rh B)表现出最高的光催化降解活性，分别是纯CdS和Bi2MoO6的3.7和25.3倍。此外，通过捕获实验来分析该复合体系光催化反应过程中可能的催化机理。结果表明，e-，h+和R26;O2-是RhB光催化降解的主要活性物种。此外，所制备的样品具有良好的稳定性和可重复利用性，这有利于它的实际应用。

关键词：水热法；异质结；CdS/Bi2MoO6；可见光；光催化；RhB的降解