毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
现代工业技术领域飞速发展，以煤和石油为主的传统化石能源的消耗量急剧上升。如今，化石能源面临枯竭，导致一系列严重的环境问题。半导体光催化技术因其能够在清洁能源制备和环境净化方面有很好的应用前景而倍受关注[1]。BiOX具有开放层 状结构和间接跃迁模式，此特点有利于电子－空穴的有效分离及电荷转移，因而其具有很高的催化活性[2]。相比较于传统污染物处理工艺，自1972年TiO2 太阳光电解水制氢[3]出现，光催化氧化技术便由于其反应条件温和、活性组分能量高、氧化反应彻底等优点而显现出优异的竞争力。
光催化剂BiOCl具有杀菌、除臭功能、净化空气、亲水防污、催化分解H2O功能等功能。下面将对BiOCl的制备、改性以及应用进展进行综述。
BiOCl是一种已知的四方晶系结构，其晶格常数a=3.890，b=7.890。BiOCl作为一种间接跃迁带隙半导体，其晶体结构中Bi周围的O和Cl构成上下不对称，成反四方柱配位，方向相反的锥形几何结构。同时，BiOCl的层状结构使得在光催化进程中，具有足够的空间来极化相应的原子和原子轨道，这一诱导偶极矩能够有效地分离空穴与电子，从而提高光催化性能。通过照射半导体光催化剂，使其价带上的电子受到激发后跃迁到导带，并分别在价带和导带上形成光生空穴和电子，在水中产生氧化能力极强的OH-自由基[4]。BiOCl高度各向异性的层状结构使其具有良好、稳定的光催化活性[5,6]。
氯氧化铋的制备方法主要包括传统的水解法、软模板法、水热法、高温固相法。王云燕[7]等用硝酸铋转化水解法制了 BiOCl 粉末，得到的颗粒大小一般在几百个纳米到几个微米之间。J. Henle 等用反相微乳法合成 BiOX(X=C1，Br，I)纳米粒，Wang[8]等用静电纺丝技术制备出 BiOCl 和 Bi2O3纳米纤维。此次实验采取水热法制备氯氧化铋。水热法也称为溶剂热法，它能够提供高温高压的极度条件，通过控制反应参数(如反应温度T，pH值，溶剂种类，反应时间等)，不但可以实现对产物形貌，径粒的初步控制，而且还能够得到复杂的化合物。但是水热法的设备复杂且成本比较高，操作复杂，所以距离工业化生产还有一段距离。本实验以乙二醇、甲醇、乙醇、水为溶剂，加入等摩尔量的硝酸铋和KCl，搅拌后加入到聚四氟乙烯内胆中，再放入不锈钢反应釜中锁死，放到烘箱，不同温度，保温12小时。
本实验以300W氙灯为光源，甲基橙（MO）为有机染料，甲基橙溶液模仿被污染的水，使用BiOCl催化剂对其进行催化，检测其催化活性。照射一定时间后，取样进行检测，用紫外可见光光度计测定吸光度（吸光度与甲基橙浓度成正比）。也可以用UV对催化剂的催化效果进行测定[9]。同时，可以通过XRD、XPS、SEM、TEM、DRS以及光催化降解等测试手段对所合成的BiOCl的形貌，结构及其光催化作用机理，光催化性能进行分析研究。
氯氧化铋改性主要分为两类：第一类是利用离子掺杂、复合半导体、光敏化修饰、等手段使得BiOCl的吸收光谱发生红移，从而提高光子利用率；第二类则是在半导体表面沉积微量元素，使得BiOCl微粒表面形成浅势阱能垒，进而捕获电子、阻止电子-空穴对复合，最终提高BiOCl光量子效率。
其改性方法主要有以下几种方法：
（1）离子掺杂
离子掺杂是在半导体晶格中引入缺陷位置或改变结晶度，从而抑制电子和空穴的复合。Pare等[10]通过水解法制得了Mn掺杂的BiOCl粉末。通过表征得知，Mn的掺入不仅使得BiOCl的带隙下降，粒径也降低了，因此提高了BiOCl在可见光下的催化活性。
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