铋系化合物微纳米材料的控制合成及性能研究

论文摘要

铋类化合物微纳米材料具有优越的光学、电学、磁学性质,并且在铁电材料、磁材料、锂电材料、催化材料、抗菌材料、发光材料等方面具有广泛的应用前景。因此研究控制合成微纳米级铋类化合物,探索其性能与形貌、尺寸的依赖特性,开发铋类化合物新的应用领域,成为材料研究的热点方向之一。另外,利用我国丰富的铋矿资源优势,开发研究新型的铋类化合物微纳米材料,推动其在各产业领域中的应用,将具有十分重要的经济价值和社会价值。本论文中,我们通过水热/溶剂热方法合成了一系列的铋类化合物微纳米材料,研究了反应条件对产物形貌和结构的影响,并对其形成机理和光电性能进行了初步探讨。主要的工作包括以下几方面:（1）通过络合剂辅助水热法和溶剂热法合成了不同形貌、不同维数的硫化铋晶体材料;考察了络合剂浓度、硫源以及溶剂极性对产物形貌的影响;并进一步研究了硫化铋晶体的形貌对光电转换性能的影响。（2）通过络合剂辅助水热合成了不同形貌的Bi2O2CO3微纳米晶体和多级结构,并研究了它们各自的光催化性能。在高效Bi2O2CO3光催化剂合成的基础上进一步制备了具有磁性回收能力的Bi2O2CO3/Fe3O4复合光催化剂和卤素掺杂型Bi2O2CO3光催化剂,并研究了它们各自的光催化性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 纳米材料的宏观特性
• 1.2.1 力学性质
• 1.2.2 热学性质
• 1.2.3 磁学性质
• 1.2.4 电学性质
• 1.2.5 光学性质
• 1.3 纳米材料的微观特性
• 1.3.1 小尺寸效应
• 1.3.2 表面效应
• 1.3.3 量子尺寸效应
• 1.3.4 宏观量子隧道效应
• 1.4 纳米晶体的形成过程与机理
• 1.4.1 纳米晶体的形成过程
• 1.4.2 晶体形状的形成机理
• 1.5 纳米材料的液相合成方法
• 1.5.1 共沉淀法
• 1.5.2 模板法
• 1.5.3 水热法
• 1.5.4 溶剂热法
• 1.5.5 微乳液法
• 1.6 本课题研究的意义、背景和主要内容
• 1.6.1 本课题提出的意义
• 1.6.2 液相法合成铋系化合物微纳米材料的新进展
• 1.6.3 本课题的技术路线和主要内容
• 参考文献
• 第二章 硫化铋微纳米材料水热/溶剂热制备及光电性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原材料及反应设备
• 2S₃ 微纳米材料的合成'>2.2.2 不同形貌的Bi₂S₃微纳米材料的合成
• 2S₃ 多级结构微米球的水热合成'>2.2.2.1 三维Bi₂S₃多级结构微米球的水热合成
• 2S₃ 纳米颗粒的水热合成'>2.2.2.2 零维Bi₂S₃纳米颗粒的水热合成
• 2S₃ 纳米线的溶剂热合成'>2.2.2.3 一维Bi₂S₃纳米线的溶剂热合成
• 2.2.3 结构性能表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 物相结构
• 2.3.2 形貌与结构分析
• 2S₃ 形貌的影响'>2.3.3 络合剂浓度对花状Bi₂S₃形貌的影响
• 2.3.4 硫源的选择
• 2S₃ 产物形貌的影响'>2.3.5 溶剂极性对花状Bi₂S₃产物形貌的影响
• 2.4 硫化铋微纳米材料的光电性能研究
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 碱式碳酸铋微纳米材料的水热法制备及光催化性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原材料及反应设备
• 20₂C0₃ 微纳米材料的合成'>3.2.2 不同形貌的Bi₂0₂C0₃微纳米材料的合成
• 20₂C0₃ 多级结构微米球的水热合成'>3.2.2.1 海绵状Bi₂0₂C0₃多级结构微米球的水热合成
• 20₂C0₃ 多级结构微米球的水热合成'>3.2.2.2 玫瑰花状Bi₂0₂C0₃多级结构微米球的水热合成
• 20₂C0₃ 多级结构微米球的水热合成'>3.2.2.3 盘状Bi₂0₂C0₃多级结构微米球的水热合成
• 3.2.3 结构性能表征
• 3.2.4 可见光催化性能评价
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 产物的物相和形貌表征
• 20₂C0₃ 多级结构微米球的形成过程'>3.3.2 海绵状Bi₂0₂C0₃多级结构微米球的形成过程
• 3.3.3 光学性质和禁带宽度
• 20₂C0₃ 样品在人造可见光下的光催化活性'>3.3.4 制备的不同Bi₂0₂C0₃样品在人造可见光下的光催化活性
• 20₂C0₃ 多级结构微球在太阳光下进行的光降解实验'>3.3.5 海绵状Bi₂0₂C0₃多级结构微球在太阳光下进行的光降解实验
• 20₂C0₃ 多级结构光催化剂的后续工作'>3.4 基于Bi₂0₂C0₃多级结构光催化剂的后续工作
• 0_C0₃Fe₃0₄ 复合光催化剂的制备'>3.4.1 磁性Bi_0C0₃Fe₃0₄复合光催化剂的制备
• 3.4.1.1 制备方法
• 3.4.1.2 磁体球的物相和形貌表征
• 20₂C0₃/Fe₃0₄ 光催化剂的形貌表征和光催化性能'>3.4.1.3 复合Bi₂0₂C0₃/Fe₃0₄光催化剂的形貌表征和光催化性能
• 20₂C0₃ 光催化剂的制备'>3.4.2 Cl, Br, I 掺杂Bi₂0₂C0₃光催化剂的制备
• 3.4.2.1 制备方法
• 20₂C0₃ 光催化剂的物相、光学性能和光催化性能'>3.4.2.2 掺杂型Bi₂0₂C0₃光催化剂的物相、光学性能和光催化性能
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 全文总结与研究展望
• 4.1 总结
• 4.2 展望
• 致谢