BiPO4/CdS复合催化剂的制备及其光催化性能的研究任务书

2020-06-08 21:14:36

1. 毕业设计（论文）的内容和要求

bipo₄是磷酸盐中研究较多的一类，bipo₄为白色单斜晶体或粉末。相对密度 6.323 g/cm3，不溶于水、醇，微溶于稀盐酸和稀硝酸，溶于浓盐酸和浓硝酸。加热时不熔融。沸水中不会水解。bipo₄具有六方相结构(hexagonal bipo₄，hbip，space group: p3₁21)、单斜相独居石结构（monazite monoclinic bipo₄，nmbip, space group: p21/n）和高温单斜相结构（monoclinic bipo₄，mmbip, space group: p21/m）三种晶体结构，其中单斜相独居石结构具有较高的催化活性，由于nmbip有扭曲的po₄四面体和较大的偶极矩。三种晶型中，bi³与o形成八配位结构，p⁵与o为四配位，bi与p原子构成氧多面体形成链状结构，bi和p原子构成氧多面体间隔排列，其比例为1:1，在一定温度下，三种晶型间可以相互转化，但是并不会破坏晶体结构，仅仅是bi和p构成氧多面体的排列的方向不同。采用水热法调控合成不同晶体结构的bipo₄。据文献报道，不同晶体结构对污染物的光催化活性：单斜相独居石结构gt;高温单斜相结构gt;六方相结构。水热法是一种合成可控尺寸，规则形貌的半导体纳米或亚微米级单晶的典型的液相化学法。此方法往往通过反应物浓度，表面活性剂种类及用量，升温速率，保温温度等因素的调控实现产物尺寸及形貌的控制。但是目前仍然要靠经验来调节水热条件合成规则形貌bipo₄单晶，而没有一种在保持晶相的前提下，简单有效的形貌控制合成bipo₄纳米晶。但是bipo₄也存在比较明显的缺点，就是只能在紫外光下响应，所以我们通过半导体材料cds对其进行复合敏化修饰，拓宽其响应范围并提供催化活性。

该毕业论文内容是水热法制备新型非金属含氧酸盐催化剂bipo₄，并通过cds附着改变bipo₄的光响应范围，同时提高其电子空穴分离效率。并且采用一系列的表征手段对合成的样品进行物理化学性能的分析。同时，对有机物、醇类、芳香烃等污染物的降解研究其光催化性能。

为了顺利完成毕业论文并力求得到锻炼，对该生提出的具体要求如下：

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2. 参考文献

[1] Pan C, Zhu Y. New Type of BiPO₄ Oxy-Acid Salt Photocatalyst with High Photocatalytic Activity on Degradation of Dye[J]. Environmental Science amp; Technology. 2010, 44(14): 5570-5574.

[2] Zhu Y, Liu Y, Lv Y, et al. Enhancement of photocatalytic activity for BiPO₄ via phase junction[J]. Journal of Materials Chemistry A. 2014, 2(32): 13041.

[3] Huang C W, Wu M Y, Lin Y W. Solvothermal synthesis of Ag hybrid BiPO₄ heterostructures with enhanced photodegradation activity and stability[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2016.

[4] Zhu Y, Ling Q, Liu Y, et al. Photocatalytic performance of BiPO₄ nanorods adjusted via defects[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2016, 187: 204-211.

[5] Obreg#243;n S, Zhang Y, Col#243;n G. Cascade charge separation mechanism by ternary heterostructured BiPO₄/TiO₂/gC₃N₄ photocatalyst[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2016, 184: 96-103.

[6] Chen Y, Huang W, He D, et al. Construction of heterostructured g-C₃N₄/Ag/TiO₂ microspheres with enhanced photocatalysis performance under visible-light irradiation[J]. ACS applied materials amp; interfaces, 2014, 6(16): 14405-14414.

[7] Baker D R, Kamat P V. Photosensitization of TiO₂ nanostructures with CdS quantum dots: particulate versus tubular support architectures[J]. Advanced Functional Materials, 2009, 19(5): 805-811.

[8] Chen D, Kuang Z, Zhu Q, et al. Synthesis and characterization of CdS/BiPO₄ heterojunction photocatalyst[J]. Materials Research Bulletin, 2015, 66: 262-267.

[9] Huo P, Tang Y, Zhou M, et al. Fabrication of ZnWO₄-CdS heterostructure photocatalysts for visible light induced degradation of ciprofloxacin antibiotics[J]. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2016, 37: 340-346.

3. 毕业设计（论文）进程安排

起讫日期	设计（论文）各阶段工作内容	备注
2014-12-12～2015-01-13	查阅文献，制定实验方案，完成开题报告
2015-02-13～2015-04-20	复合光催化剂BiPO₄/CdS纳米晶粉体的制备
2015-04-21～2015-05-31	复合光催化剂BiPO₄/CdS纳米晶粉体测试表征
2015-06-01～2015-06-07	毕业论文的撰写
2015-06-08～2015-06-13	完成毕业论文的各项结束工作和毕业答辩

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