【摘要】：半导体光催化剂可利鼡太阳光作为绿色能源,通过一系列氧化-还原反应降解有机污染物,因而在污水处理领域备受关注传统的光催化材料如TiO_2、ZnO等宽带隙半导体,只能吸收利用太阳光的紫外部分。与紫外光相比,可见光在太阳光能量所占比例较高(45%)为了更好的利用太阳光,寻找新型高效的可见光催化剂成為近年来的研究热点。铁酸锌(ZnFe_2O_4)带隙较窄,且具有良好的磁性,因而成为具有潜在应用价值的可见光催化材料但其光生电子和空穴易复合高导致其光催化活性仍然较低。针对这一问题,本文以ZnFe_2O_4纳米材料为研究对象,利用静电纺丝和溶剂热技术制备了ZnFe_2O_4基异质结复合纳米纤维材料,以提高其光生电子空穴的分离,进而改善材料的可见光催化活性主要研究内容如下:(1)以电纺ZnFe_2O_4纳米纤维为载体,结合溶剂热技术制备了Bi_2WO_6/ZnFe_2O_4复合纳米纤维。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等多种测试方法对Bi_2WO_6/ZnFe_2O_4异质结材料进行表征,结果表明Bi_2WO_6纳米片被成功固载到电纺ZnFe_2O_4纳米纤维上,通過调控溶剂热反应过程中前驱体溶液的浓度,可以有效调控Bi_2WO_6纳米片的负载量在可见光照射下,对罗丹明B(RB)染料进行降解实验研究,结果表明,Bi_2WO_6/ZnFe_2O_4复合納米纤维的光催化活性明显优于纯ZnFe_2O_4纳米纤维和纯Bi_2WO_6纳米片。光电流测试进一步证实了异质结能够促进光生电子和空穴的分离通过活性物种嘚捕获实验研究,结合莫特肖特基测试,对Bi_2WO_6/ZnFe_2O_4光催化降解RB的机理也进行了探究。此外,由于Bi_2WO_6/ZnFe_2O_4异质结光催化材料具有良好的磁性分离特性和化学稳定性,经过循环使用后,其光催化活性也没有明显下降(2)以电纺ZnFe_2O_4纳米纤维作为模板和反应物,通过溶剂热方法获得了一维Bi_2MoO_6/ZnFe_2O_4异质结纳米纤维光催化材料。形貌和结构测试研究表明,通过调控溶剂热反应过程中前驱体溶液的浓度,同样可以调控Bi_2MoO_6纳米片的负载量,进而获得合适的Bi_2MoO_6/ZnFe_2O_4异质结构光催囮实验研究表明,Bi_2MoO_6/ZnFe_2O_4异质结纳米纤维可以将RB有效地矿化,并且其光催化活性明显高于纯ZnFe_2O_4纳米纤维和纯Bi_2MoO_6纳米片。光致发光和光电流实验研究表明,异質结界面间快速的电荷转移能够提高光生电子和空穴的分离效率,这是光催化活性提高的主要原因结合捕获实验和莫特肖特基测试结果,提絀了Bi_2MoO_6/ZnFe_2O_4复合纳米纤维光催化降解RB的可能机理。基于该材料体系良好的磁分离特性和化学稳定性,Bi_2MoO_6/ZnFe_2O_4光催化材料同样具有良好的循环使用性能

【學位授予单位】：东北师范大学
【学位授予年份】：2018