论文总字数：20040字

摘 要

光催化技术由于具有优良的催化降解特性，且降解产物无污染，逐渐进入人们的视野，随着越来越多的学者和科学家对此投入研究，有不少的光催化剂被人们所发现。但是由于单一催化剂有其不可克服的缺点，限制了单一催化剂的进一步推广，复合催化剂成为催化研究的热点。

本课题研究了纯BiFeO₃和复合催化剂的制备方法、表征和光催化效率。实验使用了水热法，共设计了7组实验制备BiFeO₃，分别研究了反应时长、反应温度、矿化剂浓度对生成的BiFeO₃纯度的影响（当用CTAB法，反应温度为180℃、反应时间为24h、矿化剂NaOH浓度为2mol/L时制出的BiFeO₃纯度最高）。在探究了影响因素以后，以C₃N₄作为另一组元，方法为固相反应法，将C₃N₄与纯的BiFeO₃复合形成复合催化剂，制备实验中共设计了2组实验。最后，再制备出的各组催化剂样品与各组元的纯净物进行催化效率实验，通过数据对比得出结论，当C₃N₄的质量分数为10%时，催化效果最好。

关键词：BiFeO₃ 复合催化剂 C₃N₄ 矿化剂 光催化效率

Preparation and Photocatalytic Properties of BiFeO₃-based Composite Catalysts

Abstract

Photocatalytic technology has gradually come into people's vision because of its excellent catalytic degradation characteristics and pollution-free degradation products. Many photocatalysts have been found within more and more scholars and scientists investing in this research. However, due to the insurmountable shortcomings of single catalyst, the further promotion of single catalyst is limited, composite catalyst has become the hotspots of catalysts .

In this thesis, we have planed and designed to study the preparation, characterization and making methods of pure BiFeO₃, composite catalysts and their photocatalytic efficiency. BiFeO₃ was prepared by hydrothermal method. We have designed seven groups of experiments to study the effects on the purity of BiFeO₃,such as reaction time, reaction temperature and mineralizer concentration(The purity of BiFeO3 obtained by CTAB method is the highest when the reaction temperature is 180 C, the reaction time is 24 h and the mineralizer concentration of NaOH is 2 mol/L.). After exploring the influencing factors, C₃N₄ was used as another component and solid-state reaction was used as the method. C₃N₄ and pure BiFeO₃ were combined to form a composite catalyst. Two groups of experiments were designed in the preparation experiment. Finally, the catalytic efficiency of each group of catalyst samples and the purity of each component was tested, and the conclusion was drawn through data comparison when the mass fraction of C3N4 is 10%, the catalytic effect is the best.

Key words: BiFeO₃;composite catalyst;C₃N₄;mineralizer;photocatalytic efficiency

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 简介 5

1.1 前言 5

1.2 铁酸铋（BiFeO₃,BFO）材料简介 6

1.3 制备BiFeO₃的方法 6

1.4 BiFeO₃及其复合催化剂的光催化机理 7

1.5 BiFeO₃基复合催化剂在光催化领域的研究状况 7

1.5.1 BiFeO₃基复合催化剂近年来的研究 7

1.5.2 BiFeO₃基复合催化剂的发展前景 8

1.6 本课题研究内容及意义 8

第二章 实验内容 9

2.1 实验药品与仪器 9

2.2 实验流程 10

2.2.1 纯BiFeO₃样品的制备 10

2.2.2 BiFeO₃基复合催化剂的制备 10

2.2.3 BiFeO₃基复合催化剂光催化效率的研究 10

2.3 BiFeO₃基复合催化剂及其各组分的表征方法 13

第三章 BiFeO₃的样品分析

3.1 矿化剂浓度的影响 15

3.2 反应温度的影响 16

3.3 反应时间的影响 17

3.4 制备方法的影响 19

第四章 BiFeO₃基复合催化剂光催化性能的研究 20

4.1 C₃N₄材料简介 20

4.2 复合催化剂及其各组分的表征 20

4.3 复合光催化剂的光催化效率的比较与分析 22

第五章 实验结论 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 简介

1.1 前言

近年来，随着经济的飞速发展，社会愈加繁荣，人们的生活质量和水平也有了进一步的提高。然而，在经济全球化、国家综合实力日渐提升的同时，也产生了新的问题——环境污染问题。在过去数年的发展中，人们忽略了环境问题，大力发展农业、工业，致使农药以及其他有污染性的化工品被大量使用，但是污染废物又没有经过妥善处理，结果大量具有污染性的农药残留物和工业废物进入了生态系统，并且经过循环最终危害到人类自身。因此，随着环境污染问题越来越严重，政府、社会各界人士以及越来越多的民众对环境污染治理问题的关注度也越来越高。这时，光催化技术作为一种效率高、安全性好、降解产物几乎无污染的环境友好型环境净化技术逐渐映入了人们的眼帘。

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