论文总字数：18629字

摘 要

随着环境问题的日益凸显，光催化技术得到广泛关注。光催化技术具有耗能低、条件温和、操作简便、无二次污染等突出优点。C量子点(Carbon Quantum dots，CQDs)由于其特殊的结构和较好的光催化性能，在光催化领域引起了国内外研究的关注。

为了制备纯相的C量子点，更好研究碳量子点的光催化性能，本文采用一步微波法制备出C量子点。同时由于纯的碳量子点光催化效率较低，我们利用水热法对碳量子点和铁酸铋进行复合，然后利用XRD、红外、紫外可见吸收光谱等方法对CQDs/BiFeO₃进行了表征以及模拟可见光对CQDs/BiFeO₃进行光催化性能研究。研究的主要内容及结论如下：

1.采用微波法制备CQDs，以葡萄糖与聚乙二醇为主要原料，进行微波加热，得到产物。利用XRD图谱分析和傅里叶红外光谱分析，产物为纯相CQDs。

2.采用水热合成法制备BiFeO₃粉体以及CQDs/BiFeO₃，以Bi(NO₃)₃·5H₂O，Fe(NO₃)₃·9H₂O为主要原料，分别通过6h和24h的水热时间可获得产物。利用XRD图谱分析和傅里叶红外光谱分析，获得较为纯净的BiFeO₃粉体以及CQDs/BiFeO₃。

3.以罗丹明B为目标降解物，经过可见光照射对CQDs/BiFeO₃样品进行光催化实验，并经过紫外可见光吸收谱图分析，在可见光下催化性能优于CQDs。

关键词：碳量子点 光催化活性 BiFeO₃ 水热法

Preparation and Properties of Carbon quantum dots

Abstract

As environmental issues become increasingly prominent,photocatalytic technology is widely concerned.Photocatalytic technology have an advantage in low energy consumption,mild conditions,easy operation,no secondary and so on.The carbon quantum dots(CQDs) have been studied both at home and abroad due to its special structure and good photocatalytic activity.

In order to prepare pure phase of carbon quantum dots and study the photocatalytic properties of carbon quantum dots, CQDs were prepared by one-step microwave method.At the same time,because of the low photocatalytic efficiency of pure carbon dots,we use hydrothermal method on carbon quantum dots and iron compound acid bismuth.Then we use XRD, FT-IR, uv-vis absorption spectroscopy to characterize the CQDs/BiFeO₃ and simulate visible light photocatalytic performance of the CQDs/BiFeO₃.The main contents and conclusions of the research are as follows:

1.CQDs was prepared by microwave irradiation with glucose and polyethylene glycol (peg) as the main raw material, microwave heating, get the product.The product waspure phase CQDs by using XRD spectra analysis and FT-IR spectra analysis.

2.BiFeO₃ powder and CQDs/BiFeO₃ were prepared by hydrothermal synthesis.The production was obtained with using Fe(NO₃)₃·9H₂O and Bi(NO₃)₃·5H₂O as the main raw materials by hydrothermal time of 6h or 24h.The pure BiFeO3 powder and CQDs/BiFeO₃were obtained by XRD spectra analysis and FT-IR spectra analysis.

3.Rhodamine B is degradation. After visible light irradiation of samples of CQDs/BiFeO₃ of photocatalytic experiments, and by UV visible light absorption spectrum analysis,under the visible light catalytic performance is better than the CQDS.

Keyword:Carbon dots; Photocatalytic property; BiFeO₃; Hydrothermal method

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1课题研究背景 1

1.2 C量子点简介 1

1.2.1 C量子点简介 1

1.2.2 C量子点制备方法 2

1.2.3 C量子点的形貌与结构特征 3

1.2.4 C量子点的发光性质 5

1.2.5 C量子点光催化应用 6

1.3光催化简介 6

1.3.1 光催化的发展史 6

1.3.2 光催化机理 6

1.3.3 光催化技术的应用 7

1.3.4 光催化的研究进展 7

1.4 BiFeO₃的简介 8

1.5本论文的研究目的和内容 10

第二章 实验内容与方案 11

2.1主要试剂与仪器 11

2.2实验方案 12

2.2.1 C量子点的制备 12

2.2.2 BiFeO₃的制备 12

2.2.3 CQDs与BiFeO₃复合 12

2.2.4 样品表征 13

第三章 实验结果分析 14

3.1物相分析 14

3.2红外光谱分析 15

3.3降解曲线 16

3.4紫外可见荧光光谱和吸收光谱 17

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致谢 23

第一章 前言

1.1课题研究背景

随着科技和工业的发展，环境问题越加凸显，北方的雾霾天气，还有越来越明显的温室效应，使得人们对环境的问题越加关心。

改革开放三十年以来，中国经济保持强劲势头，不过是以高污染换得高速经济发展。煤炭、火力发电、冶金、有色金属、水泥、建材、造纸、石化等高耗能、高污染行业使得我国环境不堪重负。然而，这种以牺牲资源和环境为代价的粗放型经济发展模式，造成了当今巨大的环境和资源问题。

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