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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
半导体光催化材料由于其独特的带隙结构，能有效的将光能转化为电能以及化学能，在解决当今能源紧缺和环境污染题目方面具有巨大的潜力。特别是近几年来，具有典型的s-p杂化电子结构的Bi系半导体光催化材料在太阳能转换方面表现出优异的性能，引起了广泛的关注。目前报道较多的两种典型的BiOCl和Bi2O3光催化半导体材料，不仅在紫外光条件下展示出高的光催化活性，还在可见光条件下表现出了降解染料的性能，为实现太阳能的有效转换提供了可能。涉及到光催化材料的实际应用，高的光催化活性以及固定化依然是实际应用追求的两个重要目标，然而目前的研究工作主要集中在Bi系材料光催化活性的改善方面，有关Bi系材料的固定化却少有报道。本文以追求高的光催化活性以及实现固定化为主要目标，通过溶胶真空抽取法在多孔阳极氧化铝模板上控制生长了BiOCl纳米线阵列和纳米片阵列，对其光催化活性进行研究；通过溶胶浸渍提拉法和溅射法两种典型的沉积方式在ITO玻璃上制备BiOCl和Bi2O3颗粒薄膜，对其光催化机理和光电性能进行了研究；进一步，我们采用复合，形貌调控和贵金属修饰三种典型的方法对BiOCl薄膜进行了光催化活性改性研究；最后，针对贵金属修饰过程中分布不均的题目，我们单独对Pt在多孔纳米结构里的分布题目进行了探讨。主要研究工作包括以下几个方面：（1） 通过电化学法获得形貌可控的阳极氧化铝模板，结合溶胶真空抽取技术，获得了高有序度和高填充率的BiOCl纳米线和纳米片阵列。讨论了浓度和真空条件对形貌的影响，发现在一定的低浓度范围内有利于获得有序连贯的纳米线阵列，而浓度相对增大则有助于表面纳米片阵列的形成，同时真空抽取提高了纳米线阵列在模板内的填充率并且有助于表面密集的片的形成。分别对其紫外光条件下降解Rh B染料的光催化活性进行评估，发现纳米阵列结构具有更高的吸附，表现出比玻璃基底上获得的薄膜更高的光催化活性。（2） 用溶胶提拉法和磁控溅射沉积法分别在ITO玻璃上成功制备了BiOCl和Bi2O3颗粒薄膜，发现它们在可见光和紫外光条件下均表现出良好的光催化降解Rh B染料的活性。基于光电流谱的研究，对Bi2O3和BiOCl的光催化机理进行了探讨。对光伏效应实验研究发现BiOCl不需要染料，即可在KCl电解液中有明显的光伏效应产生，而Bi2O3却未观测到，我们对此机理进行了初步探讨。（3） 为了进一步提高光催化活性，我们分别通过半导体复合，形貌改性及贵金属修饰三种典型的改性方法，对BiOCl薄膜的光催化性能进行改性研究。Bi2O3与BiOCl的复合薄膜表现出优异的可见光光催化活性，同时在Bi2O3薄膜上获得的BiOCl薄膜具有片状结构的形貌，活性显著提高；通过pH值和浓度的调节，获得了片层和颗粒相互转化的不同形貌的BiOCl薄膜，探讨了形貌对光催化性能的影响；贵金属Au的表面修饰并不是对所有的半导体光催化剂的活性都有所提高，这与所修饰材料以及材料表面的形态都有很大的关系。（4） 针对贵金属修饰催化剂材料时，表面形态对贵金属的分布有很大的影响，从而间接的影响到光催化活性这一题目，我们研究了溅射沉积法得到的Pt颗粒在多孔阳极氧化铝中的分布情况。通过卢瑟福（RBS）背散射分析方法，分别研究了沉积时间，多孔结构的孔径大小，及退火处理的温度对分布的影响。 结果发现，溅射沉积的贵金属在有序多孔材料里呈高斯分布，具有超扩散的行为。在溅射沉积的过程中，初期沉积的Pt颗粒在表面上形成了外延层，有助于部分原子扩散进入多孔衬底的管道，使得孔内的质量呈非线性加速增长。伴随着多孔材料孔径的增大，Pt颗粒扩散进入孔道的量也越多，到达的最大深度也在增长。通过后退火处理，Pt的分布发生了明显的改变并直接反应到其表面的形貌的变化，是纳米颗粒的扩散聚集和多孔结构毛细现象相互作用的结果。 |
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发表于 2022-8-27 20:13:35
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