1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人类社会的高度发展，能源与环境问题日益严重，亟待解决。石油、煤炭等传统的能源不但面临着消耗殆尽的局面，而且也造成了如全球变暖等严重的环境问题。针对我国化石能源短缺和生态环境脆弱的国情，要实现2020年国民经济gdp翻两番和在2050年达到中等发达国家水平的战略目标，必须在提倡节能和提高能源利用效率，降低能耗和控制污染的同时，大力发展清洁可再生能源。太阳能作为一种新型的可再生能源，拥有无污染、分布广、价格低廉等优势已经成为最具潜力的新能源之一。半导体光催化材料作为太阳能器件必不可少的一部分已经受到了全球许多研究人员的注意，成为当前的研究热点之一。

半导体光催化是实现太阳能转化的一种重要途径。当前常用的光催化半导体材料有zno，tio₂，wo₃，cds等，但这些材料多多少少存在一定的缺点，造成了应用上的局限。如tio₂存在禁带宽度窄（3.2 ev），只能吸收占太阳光比例很小的紫外线，导致其太阳能利用率过低；zno拥有较宽的禁带（3.37 ev）和高电子束缚能（60 mev），遇酸和碱时易发生反应导致分解，限制了其在水相体系中的应用；wo₃存在可见光响应，但其导带为 0.3-0.5v_nhe，因此其电子还原能力较低；cds的毒性也很大程度上限制了其应用。bi₂wo₆作为一种新型的光催化材料，具有良好的紫外和可见光响应，较高的稳定性，已经成为了最具潜力的光催化材料之一。

为了进一步提高bi₂wo₆的光催化性能，研究人员将bi₂wo₆制成纳米结构。一来降低了颗粒的尺寸，光生载流子能更快地迁移到材料表面能够使得电子和空穴迁移时间更短，可以有效地抑制纳米材料中电子和空穴的复合几率，且增大了其材料的比表面积，极大地增强了材料的吸附性能；二来纳米结构的bi₂wo₆由于量子效应，使得能级分裂，能隙变大，且禁带变宽，当半导体空间电荷层的厚度比粒径更大时，bi₂wo₆材料中的光生载流子可以通过最简单的扩散方式从材料内部向表面迁移，禁带宽度的变大让bi₂wo₆中的电子迁移速率更大，也使得材料中的电子-空穴具备更强的氧化电位，极大地增强了bi₂wo₆的光催化性能。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以na₂wo₄·2h₂o和bi(no₃)₃·5h₂o作为原料，制备三种bi₂wo₆材料：⑴水热法制备bulk bi₂wo₆材料；⑵在ctab作为表面活性剂的情况下用水热法制备bi₂wo₆纳米片材料（充分洗涤去除ctab）；⑶在ctab作为表面活性剂和碳源的情况下用水热法制备碳吸附掺杂的bi₂wo₆纳米片材料（不去除ctab）；

材料表征：对三种bi₂wo₆材料进行结构表征和光催化性能测试：⑴xrd：表征晶型及晶胞参数；⑵tem：对纳米片进行进一步深入的表征；⑶fe-sem/eds：对材料的微观结构进行表征，并确定其元素分布；⑷拉曼光谱/xps：对化学键进行定性确定；⑸紫外可见漫反射光谱：对材料的禁带宽度进行测定；⑹荧光光谱：判断材料表面结构与表面缺陷状况；⑺bet：测定材料比表面积与孔径分布；⑻mott-schottky：测定材料的平带电位；⑼高效液相色谱：分析有机物的降解，确定材料的光催化性能；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按照设计方案，制备和优化bi₂wo6光催化材料。

第9－11周：采用xrd、fe-sem、tem、uv-vis drs、gc等测试技术对材料的物相、显微结构、光催化性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] fujishima a., honda k. electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. nature 1972, 238, 37-38.

[2] elmolla e.s., chaudhuri m. degradation of amoxicillin, ampicillin and cloxacillin antibiotics in aqueous solution by the uv/zno photocatalytic process., j. hazard. mater 2010, 173, 445449.

[3] chakrabart s., dutta b.k. photocatalytic degradation of model textile dyes in wastewater using zno as semiconductor catalyst. j. hazard. mater. 2004, 112, 269-278.