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毕业论文网 > 开题报告 > 化学化工与生命科学类 > 应用化学 > 正文

单晶钒酸铋{010}面光催化沉积多硫化镍的光催化性能研究开题报告

 2020-02-18 20:07:57  

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着社会经济越来越发达,人类生产活动越来越频繁,日益严重的环境污染给人类带来了巨大挑战,人类发展了多种物化方法( 如沉降、吸附、湿式氧化等) 以及生化技术进行处理[1]。

这些传统的方法都起到了一定的作用,但还有一定的局限性,对于水中低浓度,高毒性,难降解的有机污染物它们很难完全的处理并且具有耗能大,费用高,耗时长,设备复杂和二次污染等缺点。

因此,开发一种高效,节能,环保的新型环保处理方法成为国内外环保领域的研究热点。

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2. 研究的基本内容与方案

一、bivo4纳米片的合成[12,13]
1. 称取0.8422g nh4vo3和3.4923g bi(no3)3·5h2o分别溶于30 ml,2m hno3之中,将偏钒铵酸缓慢的滴加至五水合硝酸铋溶液中,将搅拌速度调到最大,然后用保鲜膜封口,避免灰尘污染;
2. 将浓氨水缓慢(控制滴加速度在7-8s/滴)滴加到混合溶液中,直至沉淀完全 (浓氨水体积为8.0 ml) ,搅拌30 min,静置沉降2 h;
3. 将溶液转移至100 ml水热釜中,180℃水热24 h,离心洗涤,在60℃下烘12 h,即得bivo4纳米片。

二、nisx选择性沉积到bivo4{010}面[6,14,15]
1. 取0.0196g升华硫于三口烧瓶中,加入80ml的乙醇,加热至溶解;
2. 用移液枪移取3.067ml的0.1m的ni(no3)2的乙醇溶液加入上述溶液(镍硫的摩尔比为1:2);
3. 取一定量的0.18gbivo4加入上述混合溶液中,通n2 15min,搅拌0.5h;
4. 在led灯(λ=420nm)下照射1h;

5. 过滤,用至少三次,在60℃真空干燥8h。

三、晶面暴露nisx增强bivo4纳米片光催化剂光催化降解甲基橙性能[16,17]
样品的光催化性能通过在氙灯照射下降解甲基橙溶液来测试。准确称取50 mg光催化于带盖的干燥表面皿中,用移液枪移取10ml甲基橙溶液(20 mg/l)加入表面皿,盖好盖子放于暗处吸附30min。30min后,取离心两次(8000r/min,时间为每次1min)上清液,用分光光度计检测液体的吸光度,记录数据。然后在室温条件下,用氙灯照射,每光照10 min后,取上清液离心两次后测吸光度。在低浓度的甲基橙及苯溶液中进行的光催化反应符合一级反应速率规律,因此,反应的降解动力学可以表示为ln (c/c0) = -kt,其中,c0表示溶液的初始浓度,c表示光照t min后溶液的浓度,k则表示此时的降解速率,可以通过k的数值来判断光催化性能。

四、样品表征
1. 通过jem-7500f场致发射扫描电子显微镜(sem hitachi japan)观察样品形貌;
2. 以mg kα为激发源,用kratoa xsam800 xps系统测得样品的x射线光电子能谱对固体样品表面的组成进行分析;(注:所有的结合能是以表面不定碳c1s 284.8 ev为参照)


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3. 研究计划与安排

第一周至第二周 查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需条件。

确定方案,完成开题报告;
第三周至第八周 探讨单晶钒酸铋{010}面光催化沉积多硫化镍的合成参数;
第九周至第十四周 探讨多硫化镍选择性沉积bivo4光催化剂的光催化性能;
第十五周 整理实验数据,完成并修改毕业论文;
第十六周 答辩。


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4. 参考文献(12篇以上)

[1]李杰.BiVO_4可见光催化剂的制备方法及研究进展[J].广州化工,2018,46(20):19-20 50.
[2] Ravelli, D.; Dondi, D.; Fagnoni, M.; Albini, A., Photocatalysis. A multi-faceted concept for green chemistry. Chem Soc Rev 2009, 38 (7), 1999-2011.
[3] Chen, F.; Luo, W.; Mo, Y.; Yu, H.; Cheng, B., In situ photodeposition of amorphous CoS x on the TiO2 towards hydrogen evolution. Applied Surface Science 2018, 430, 448-456.
[4] Dozzi, M.; Selli, E., Specific Facets-Dominated Anatase TiO2: Fluorine-Mediated Synthesis and Photoactivity. Catalysts 2013, 3 (2), 455-485.
[5] Tada, H.; Mitsui, T.; Kiyonaga, T.; Akita, T.; Tanaka, K., All-solid-state Z-scheme in CdS-Au-TiO2 three-component nanojunction system. Nat Mater 2006, 5 (10), 782-6.
[6] Tong, R.; Liu, C.; Xu, Z.; Kuang, Q.; Xie, Z.; Zheng, L., Efficiently Enhancing Visible Light Photocatalytic Activity of Faceted TiO2 Nanocrystals by Synergistic Effects of Core-Shell Structured Au@CdS Nanoparticles and Their Selective Deposition. ACS Appl Mater Interfaces 2016, 8 (33), 21326-33.
[7] Lin, F.; Shao, Z.; Li, P.; Chen, Z.; Liu, X.; Li, M.; Zhang, B.; Huang, J.; Zhu, G.; Dong, B., Low-cost dual cocatalysts BiVO4 for highly efficient visible photocatalytic oxidation. RSC Advances 2017, 7 (25), 15053-15059.
[8] Tan, H. L.; Amal, R.; Ng, Y. H., Alternative strategies in improving the photocatalytic and photoelectrochemical activities of visible light-driven BiVO4: a review. Journal of Materials Chemistry A 2017, 5 (32), 16498-16521.
[9]高虎虎,莫尊理,牛小慧,柴雅琼.部分金属硫化物光催化剂的研究进展[J].化工新型材料,2017,45(08):41-43.
[10]崔宇. 金属硫化物基复合光催化剂制备及性能研究[D].合肥工业大学,2017.
[11]郭佳. BiVO_4的合成及其可见光催化性能[D].暨南大学,2009.
[12]崔明明.钒酸铋系复合半导体材料的制备及其光催化性能研究[D].陕西科技大学,2015.
[13] Tan G Q, Zhang L L, Ren H J, et al. Effects of pH on the Hierarchical Structures and Photocatalytic Performance of BiVO4 Powders Prepared via the Microwave Hydrothermal Method[J]. Acs Applied Materials amp; Interfaces, 2013, 5(11): 5186-5193.
[14] Li R, Zhang F, Wang D, et al. Spatial separation of photogenerated electrons and holes among {010} and {110} crystal facets of BiVO4[J]. Nature communications, 2013, 4: 1432.
[15] Cui E, Lu G. Modulating photogenerated electron transfer and hydrogen production rate by controlling surface potential energy on a selectively exposed Pt facet on Pt/TiO2 for enhancing hydrogen production[J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2013, 117(50): 26415-26425.
[16] Ge L. Novel visible-light-driven Pt/BiVO4 photocatalyst for efficient degradation of methyl orange[J]. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2008, 282(1): 62-66.
[17] Ge L.Mater Chem Phys,2008,107:465





















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