Bi2S3/3DOM TiO2降解罗丹明B性能开题报告

1. 研究目的与意义

采用水热法制备Bi₂S₃/3DOM TiO₂，旨在形成有效的异质结结构，利用Bi₂S₃和3DOM TiO₂能带交迭以促进光生电子-空穴对的分离，分析了光催化降解罗丹明B机理和罗丹明B的降解路径，以及光催化剂的失活机理。

2. 国内外研究现状分析

1. 研究背景

半导体光催化技术是一种高级氧化工艺，属于非均相光催化。在光照下，半导体催化剂能够受激发产生光生电子，电子跃迁后在价带留下空穴，进而发生氧化还原反应，将有机污染物分解成无污染的无机物，或者分解水制氢。当今社会，能源短缺和环境污染是人们面临的重要问题，这项技术在解决这两个问题上具有很好的应用前景，因而引起了研究者广泛的兴趣。迄今为止，人们已经发掘出各种各样的半导体材料用来作为光催化剂，例如金属氧化物、硫化物、氮化物以及它们的复合物。半导体光催化材料能够吸收密度较低的太阳光能，将其转化为密度较高的化学能，从而使一些难降解的有机污染物结构分裂^[1]，使有害物质矿化为 co₂、h₂o 及其它无机小分子物质，另外，在防腐、杀菌以及除臭等方面也有很好的实际应用，半导体光催化技术比传统的水处理技术具有明显优势，比如能耗低、效率高、降解污染物彻底等，因而在污水治理过程中，半导体光催化技术日益受到重视。它在废水处理中有很高的应用潜力，相关报道已经出现在很多文献中。光催化技术作为一种绿色环保的技术，其操作简单、反应条件温和，而且在常温常压下就能进行催化反应彻底分解有机污染物，净化环境。

2. 光催化原理

从半导体光化学的观点来看，光催化反应是在光照下半导体引发或加速特定 的还原和氧化(氧化还原)反应的过程。光催化反应与常规催化反应的热力学相反，自发反应(Δg0)和非自发反应(Δg0)都可以通过光催化进行促进。在前一种情况下，输入的能量用于克服活化势垒，以便增加速率或在较温和的条件下促进光催化。在后一种情况下，输入的能量一部分被转化为在反应产物中积累的化学能。 通常情况下，半导体光催化循环包括三个步骤：(1)半导体催化剂受到光照后诱导电子从价带(vb)上跃迁到导带(cb)上，在价带(vb)留下相等数目的空位点(空穴)；(2)激发的电子和空穴迁移到半导体催化剂的表面；(3)迁移到半导体催化剂上的电子和空穴分别与吸附的电子给体(d)和电子受体(a)进行反应。由氧化还原理论可以得出，只有当光催化材料同时满足价带电势比电子受体价带电势更正(即氧化性更强)和导带电势比电子给体导带电势更负(即还原性更强)这两个条件时，光催反应才能顺利进行。如果只满足其中一个条件，就需要在溶液中加入电子或空穴俘获剂(强氧化性物质或强还原性物质)来维持反应的进行。

3. 半导体材料光催化性能的影响因素

3.1 晶体结构的影响

（1）晶型

3. 研究的基本内容与计划

2019.2.25-2019.3.10查阅文献

2019.3.11-2019.3.17制定实验方案，撰写文献综述

2019.3.18-2019.5.19 bi₂s₃/3dom tio₂的制备及降解罗丹明b性能研究2019.5.20-2019.5.26撰写毕业论文

4. 研究创新点

采用水热法制备Bi₂S₃/3DOM TiO₂，旨在形成有效的异质结结构，利用Bi₂S₃和3DOM TiO₂能带交迭以促进光生电子-空穴对的分离，分析了光催化降解罗丹明B机理和罗丹明B的降解路径，以及光催化剂的失活机理。