铁酸铋/C60纳米复合材料制备与光催化性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

纳米复合材料光催化技术是近年来为了净化污染水体并同时分解污染物而开发研究的一项有前途的新型处理技术，已引起各界的广泛重视。至今，已发现有数千种多种难降解的有机化合物可以在紫外线的照射下通过光催化反应迅速降解，最终都被分解成水、二氧化碳和无机离子。为处理难降解有毒有害工业生产废水，提供了一条新的有潜力的治理途径。

目前，二氧化钛（tio₂）因具有氧化能力强、催化活性高、性质稳定、价廉无毒等特点，作为光催化材料被广泛应用。但是，由于tio₂的禁带宽度为 3.2ev，对可见光的利用效率低，且目前多为粉末状形态，极难回收。这些劣势极大地限制了tio₂光催化材料在现实工程中的应用。 因此，开发新型且便于回收的光催化新材料，已成为目前研究的热点。

铁酸铋(bifeo₃） 是一种新型的铁电磁材料，该材料具有三方扭曲的钙钛矿结构，在室温下同时具有铁电有序和g型反铁磁有序两种结构。 近期的研究成果还证明，铁酸铋在光催化降解水、有机物降解等方面有一定的处理效果。其属abo₃型氧化物，其禁带宽度为2.18～2.50ev，属窄带隙半导体，相较于其他多铁材料，铁酸铋的禁带宽度最小，在可见光下可响应。 且该材料的铁磁性使其更易被回收，令该材料被实际应用成为可能。

提高 bifeo₃光催化性能的手段主要有:控制 bifeo₃颗粒的大小及形貌;掺杂其它离子;bifeo₃与其它材料复合等。而富勒烯（c₆₀）自被发现以来引起了人们的大量研究，其中不乏对其光电性质的研究。金达莱等的认为c₆₀的掺杂在一定程度上提高了二氧化钛微晶的光催化活性，而且，纳米掺杂使得c₆₀的热解温度提前，二氧化钛的晶化温度延迟。除此之外，还可以利用c₆₀与tio2在一定条件下反应，得到碳掺杂的tio₂光催化剂。所以在课题中,我们将富勒烯（c₆₀）与 bifeo₃颗粒复合,表征了复合材料的结构和微观形貌,并测试了其光吸收以及光催化性能。

2. 研究内容和预期目标

主要的研究内容

1. 制备铁酸铋/c60纳米复合材料。

2. 用xrd、tem、拉曼光谱、漫反射光谱法等方法进行表征。

3. 研究的方法与步骤

1. 制备铁酸铋/c60纳米复合材料。

2. 利用氮气脱吸附仪、扫描电子显微镜、粉末衍射、红外、拉曼光谱、漫反射光谱等测试手段对材料的结构与表面性质进行分析。

3. 研究该材料在光照射下对氨氮的降解。

4. 参考文献

[1] 黄艳, 傅敏, 贺涛, g-c3n4/bivo4复合催化剂的制备及应用于光催化还原co2的性能, 物理化学学报，31 (2015)1145-1152.

[2] 何志桥, 陈锦萍, 童丽丽, 汤俊涛, 陈建孟,宋爽, biocl/g-c3n4异质结催化剂可见光催化还原co2，化工学报，67(2016) 4634-4642

[3] 张金水,王博王心晨,石墨相氮化碳的化学合成及应用, 物理化学学报，29(2013)1865-1876.

5. 计划与进度安排

一、2022.11.25-2022.3.25

阅读文献，完成文献综述和开题报告，外文论文翻译；

二、2022.3.26-2022.4.22