摘要：如今社会正面对着日益严重的资源及能源消耗和环境污染的问题，而科学研究发现光催化材料成本低，能利用太阳光光分解有机污染物，在当今的环境背景下拥有非常重要的应用前景。本实验用Bi（NO3）3▪5H2O为原料，采用水热法[1]合成BiPO4粉体，使TCNAQ在四氢呋喃中与磷酸铋反应形成TCNAQ/磷酸铋复合材料。TCNAQ/磷酸铋复合材料在紫外线-可见光照射下具有一定的光催化活性。为了验证这一点，本实验通过分别添加不同比例的TCNAQ用以复合磷酸铋分体去制备不同种类的TCNAQ/磷酸铋复合材料，通过观察其对有机污染物罗丹明-B和有机污染物亚甲基蓝的降解效率来辨别不同比例的TCNAQ对磷酸铋这种光催化材料的光催化活性高低有没有影响，找出哪一种的影响最大。同时用XRD衍射仪表征其特征衍射峰，对照所查阅的参考文献和期刊，总结不同TCNAQ负载量的BiPO4之间的降解效率高低。

关键词：磷酸铋；光催化；复合材料

Photocatalytic Performance of TCNAQ/Phosphoric Acid Phosphate Composites

Abstract：Today, society is facing increasingly serious problems of resource, energy consumption and environmental pollution. Scientific research has found that the cost of photocatalytic materials is low, they can use solar light to decompose organic pollutants, and they have very important application prospects in the current environmental context. . In this experiment, Bi(NO3)3·5H2O was used as the raw material, hydrothermal method [1] was used to synthesize BiPO4 powder, and TCNAQ was reacted with cerium phosphate in tetrahydrofuran to form TCNAQ/phosphorus yttrium composite. TCNAQ/cerium phosphate composites have certain photocatalytic activity under ultraviolet-visible light irradiation. In order to verify this point, in this experiment, different proportions of TCNAQ/phosphonium phosphate composites were prepared by adding different proportions of TCNAQ to the composite cerium phosphates, and their effects on organic contaminants rhodamine-B and organic contaminants methylene blue were observed. The degradation efficiency to discriminate whether different proportions of TCNAQ have an effect on the photocatalytic activity of gallium phosphate, a photocatalytic material, to find out which one has the greatest impact. The XRD diffractometer was used to characterize the micro-morphology and structure, and compared with the results in the references, the methods and conditions for preparing high-activity TCNAQ/phosphorus photocatalysts were summarized.

Keywords：BiPO4；photocatalytic；Composite materials

目录

摘要 II

关键词 II

Abstract II

Keywords III

1绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究目的与内容 2

1.3半导体光催化原理 2

1.4影响半导体材料的因素 4

1.4.1晶相结构 4

1.4.2结晶度与表面态 4

1.4.3晶粒尺寸与表面积 4

1.4.4光催化反应条件 5

1.5增强半导体光催化性能的方法 5

1.5.1元素掺杂 5

1.5.2半导体耦合 6

1.5.3有机染料光敏化 6

1.5.4碳类材料复合 6

2实验部分 7

2.1原料简介 7

2.1.1磷酸铋 7

2.1.2磷酸铋的特性 7

2.2样品的制备方法 7

2.2.1水热法 7

2.2.2共沉淀法 8

2.2.3超声分散法 8

2.2.4固相烧结法 8

2.3实验试剂及仪器 9

2.3.1实验试剂 9

2.3.2仪器 9

2.4实验过程 9

2.4.1水热法合成BiPO4粉体 9

2.4.2制备TCNAQ/磷酸铋复合材料 10

2.4.3模拟光降解及吸光度测试 10

3结果与讨论 13

3.1材料表征 13

3.1.1样品XRD表征 13

3.1.2紫外-可见光吸收光谱 14

3.1.3罗丹明-B光降解 15

3.1.4亚甲基蓝光降解 18

3.2结论 21

致谢 22

参考文献 23

1绪论

1.1研究背景

在当今社会里，人们最值得关注的问题，就是环境资源和卫生能不能可持续发展下去。在过去的20年里，发达国家工业化进程中出现的环境问题在我国相继发生了。据专家预测在未来15年里，中国的人口密度将继续呈现上升趋势，而经济总量也会有可观的飙升甚至会较现在的总量翻一倍不止，这样一来中国的资源和能源消耗就会成倍增长，与日俱增的环境压力让国家和个人都倍感危机。因此，环境保护必须要成为我们每个人都应该刻不容缓地去加强行动的意识。目前国家也投入了大量的人力、物力和财力去改善环境污染问题。但是寻找研究和开发利用现有的可再生能源更是国家所需的解决环境污染问题的有效手段。丰富的太阳能是清洁能源，几乎可以认为是取之不尽用之不竭的。如此，一门全新的环保技术——光催化技术，就在这样的环境需求下逐渐被人们挖掘研究了起来。光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术。在如今面对着日益严重的资源及能源消耗和环境污染问题的社会，使研究人员更急迫地要研发出一种能耗低，成本低的材料解决现今的环境问题，在经过不断地研究后发现，光催化材料成本低，能利用太阳光光分解有机污染物，在当今的环境背景下拥有非常重要的应用前景。然而传统的光催化剂Ti02还存在着一系列待解决的问题，例如对紫外线-可见光利用率不高，难以处理当今环境下大面积的化学污染，废气废料排放；以及光催化效率低，不能将有机污染的降解维持在一个高效的稳定值内，时常会被各种外界因素降低了光催化的效率等等。因此，科学家们希望研制出一种半导体催化材料能同时具有高稳定性和高催化性。迄今为止，人们对光催化的研究不断深入，发现BiPO4的非金属氧酸结构的新型半导体光催化材料具有催化性能高、稳定性高的特点，比之传统的光催化剂Ti02，有低电子空穴复合率的优点，不易被光腐蚀[2]。