氧化鉍系納米粒子對三苯類污染物光催化氧化性質(zhì)研究

內(nèi)容概要

　　《氧化鉍系納米粒子對“三苯”類污染物光催化氧化性質(zhì)研究》創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：　　一、本書作者制得了能應(yīng)用于氣——固復(fù)相光催化氧化“三苯”污染物反應(yīng)的Bi203體系納米材料，以Bi2O3為主體的光催化劑回收處理十分容易，增強(qiáng)了光催化氧化法在小環(huán)境中治理氣相“三苯”物的前景?！　《?、作者分別從光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)——光生電子空穴復(fù)合機(jī)率和吸附特性的關(guān)系以及“三苯”物本身所含基團(tuán)情況出發(fā)合理、有效地闡明了活性強(qiáng)弱的規(guī)律性?！　∪?、作者研究了多種因素對“三苯”物的光催化氧化反應(yīng)的定量影響，得到了多種動力學(xué)參數(shù)和宏觀動力學(xué)模型。結(jié)合反應(yīng)產(chǎn)物的GC-MS檢測，初步揭示了光催化氧化苯、甲苯、對——二甲苯的反應(yīng)機(jī)制。

作者簡介

丁鵬，女，回族，1974年出生，系長春師范學(xué)院副教授。1993年9月考入吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)，1997年7月獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。1997年9月考入同校環(huán)境工程專業(yè)，攻讀碩士研究生，2000年6月獲得碩士學(xué)位。2000年7月分配到長春師范學(xué)院任化學(xué)系教師。2001年9月考入吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院環(huán)境科學(xué)系，師從杜堯國教授攻讀博士研究生，2005年6月獲理學(xué)博士學(xué)位。2006年進(jìn)入北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院博士后流動站，2008年9月順利出站。主要研究領(lǐng)域：大氣污染控制工程、納米功能材料、有機(jī)復(fù)合材料。

書籍目錄

第一章  緒論  1.1  納米粒子    1.1.1  納米粒子的定義及其發(fā)展歷史    1.1.2  納米粒子的性質(zhì)  1.2  半導(dǎo)體化合物納米粒子的特性、制備與表征    1.2.1  半導(dǎo)體化合物納米粒子的特性    1.2.2  半導(dǎo)體化合物納米粒子的制備    1.2.3  半導(dǎo)體化合物納米粒子的表征  1.3  半導(dǎo)體化合物納米粒子的光催化活性研究    1.3.1  半導(dǎo)體化合物納米粒子的光催化活性機(jī)制    1.3.2  半導(dǎo)體化合物光催化活性的影響因素    1.3.3  提高半導(dǎo)體化合物光催化活性的途徑  1.4  半導(dǎo)體化合物納米粒子的氣一固復(fù)相光催化反應(yīng)研究    1.4.1  光源的選擇及反應(yīng)器的設(shè)計    1.4.2  反應(yīng)動力學(xué)    1.4.3  水蒸氣的影響及催化劑的失活與再生    1.4.4  幾種特定氣相污染物的光催化氧化過程  1.5  本文研究內(nèi)容及意義  1.6  本文的創(chuàng)新點(diǎn)第二章  鉍系半導(dǎo)體氧化物納米粒子的制備與表征  2.1  Bi2O3納米粒子的制備與表征    2.1.1  氨水沉淀法制備Bi2O3納米粒子及其表征    2.1.2  多元醇法制備Bi2O3納米粒子及其表征    2.1.3  微乳法制備Bi2O3納米粒子及其表征    2.1.4  小結(jié)  2.2  鉍系復(fù)合半導(dǎo)體氧化物納米粒子的制備與表征    2.2.1  TiO2／Bi2O3復(fù)合半導(dǎo)體的制備及其表征    2.2.2  Ni2O3／Bi2O3復(fù)合半導(dǎo)體的制備及其表征    2.2.3  小結(jié)第三章  鉍系氧化物納米粒子的光催化活性  3.1  光催化反應(yīng)系統(tǒng)    3.1.1  配氣及光照系統(tǒng)    3.1.2  檢測系統(tǒng)  3.2  Bi2O3納米粒子的光催化活性    3.2.1  氨水沉淀法制備的Bi2O3納米粒子的光催化活性    3.2.2  多元醇介質(zhì)法制備的Bi2O3納米粒子的光催化活性    3.2.3  微乳法制備的Bi2O3納米粒子的光催化活性    3.2.4  影響B(tài)i2O3納米粒子光催化活性的因素    3.2.5  小結(jié)  3.3  鉍系復(fù)合半導(dǎo)體氧化物納米粒子的光催化活性    3.3.1  TiO2／Bi2O3復(fù)合半導(dǎo)體的光催化活性    3.3.2  Ni2O3／Bi2O3復(fù)合半導(dǎo)體的光催化活性    3.3.3  小結(jié)第四章  苯、甲苯及對—二甲苯在氧化鉍光催化劑上的光催化氧化反應(yīng)  4.1  光催化反應(yīng)系統(tǒng)    4.1.1  檢測系統(tǒng)  4.2  苯的光催化氧化反應(yīng)    4.2.1  影響苯的光催化氧化反應(yīng)速率的因素    4.2.2  苯的光催化氧化反應(yīng)動力學(xué)    4.2.3  苯的光催化氧化反應(yīng)產(chǎn)物    4.2.4  苯的光催化氧化反應(yīng)機(jī)制  4.3  甲苯的光催化氧化反應(yīng)    4.3.1  影響甲苯的光催化氧化反應(yīng)速率的因素    4.3.2  甲苯的光催化氧化反應(yīng)動力學(xué)    4.3.3  甲苯的光催化氧化反應(yīng)產(chǎn)物    4.3.4  甲苯的光催化氧化反應(yīng)機(jī)制  4.4  對—二甲苯的光催化氧化反應(yīng)    4.4.1  影響對—二甲苯的光催化氧化反應(yīng)速率的因素    4.4.2  對—二甲苯的光催化氧化反應(yīng)動力學(xué)    4.4.3  對—二甲苯的光催化氧化反應(yīng)產(chǎn)物    4.4.4  對—二甲苯的光催化氧化反應(yīng)機(jī)制  4.5  小結(jié)第五章  結(jié)論參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   第一章 緒論 1．1 納米粒子 1．1．1 納米粒子的定義及其發(fā)展歷史 納米粒子是指顆粒尺度為納米量級的超微粒子，尺度大于原子簇而小于通常的微粉，一般在1～100nm之間，處于原子簇和宏觀物體交替的過渡區(qū)域。納米粒子經(jīng)壓制、燒結(jié)或濺射而成的凝聚態(tài)固體被稱為納米材料。早在1955年，著名物理學(xué)家Feynman曾提出直接由人類按需要來排布原子、制造產(chǎn)品的設(shè)想。隨著催化化學(xué)、膠體化學(xué)的發(fā)展，人們開始對納米粒子進(jìn)行系統(tǒng)的研究，1962年日本理論物理學(xué)家Kubo的量子尺寸效應(yīng)理論問世，加速了納米粒子的研究。70年代末，德雷克斯勒成立了NST（Nanoscale Science andTechnology）研究小組。1984年在柏林召開的第二屆國際超微粒子等離子簇會議使納米粒子的研究成為世界性的一個研究熱點(diǎn)。1990年7月在美國巴爾的摩召開了納米科技的國際學(xué)術(shù)會議，1994年10月在德國召開了第二屆國際納米材料會議，標(biāo)志著納米材料已經(jīng)成為材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理領(lǐng)域中的新的熱點(diǎn)。如今，納米科技不斷深入發(fā)展，優(yōu)良性能的納米材料不斷出現(xiàn)，納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛。納米材料已成為21世紀(jì)最有前途的材料。 1．1．2 納米粒子的性質(zhì) 當(dāng)粒子尺寸小至納米數(shù)量級時，在同一粒子內(nèi)存在各種缺陷（如：孿晶層、層錯、位錯），還有不同的亞穩(wěn)態(tài)和非晶態(tài)存在。納米粒子表層密度大，表層原子即無長秩序又無短秩序的非晶層，而粒子內(nèi)部存在結(jié)晶良好的周期排布的原子，納米粒子的這種特殊結(jié)構(gòu)使其具有特殊性質(zhì)（如：表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)及隧道效應(yīng)等）。因此納米粒子具有較小的粒徑、較大的比表面積、較高密度的表面晶格缺陷、較低的熔點(diǎn)等特點(diǎn)使之具有較好的催化活性、光電轉(zhuǎn)換特性和光吸收特性等優(yōu)良的性能。 （1）表面效應(yīng) 所謂表面效應(yīng)是指納米粒子表面原子與總原子數(shù)隨粒徑的變小而急劇增多引起的性質(zhì)上的變化。研究表明，固體表面原子與內(nèi)部原子所處的環(huán)境不同，前者的周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，具有不飽和的性質(zhì)，易與其他原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來。因此當(dāng)粒子直徑逐漸接近原子直徑時表面原子占總原子的百分?jǐn)?shù)急劇增加，其作用顯得異常明顯，故具有很大的化學(xué)活性，納米粒子的熔點(diǎn)下降，比表面積、表面能及表面結(jié)合能都迅速增大。 （2）體積效應(yīng) 當(dāng)粒子的尺寸與光波長、傳導(dǎo)電子的德布羅意波長等物理特性的尺寸相當(dāng)或更小時，周期性的邊界條件將被破壞，電磁學(xué)、熱力學(xué)、光學(xué)等特性均會較普通粒子發(fā)生很大的變化。這就是納米粒子的體積效應(yīng)。

編輯推薦

《氧化鉍系納米粒子對"三苯"類污染物光催化氧化性質(zhì)研究》從主體上脫離經(jīng)典的TiO2光催化劑體系出發(fā)，深入研究了新穎的Bi2O3及其摻雜納米材料體系作為VOCs代表物——“三苯”類污染物的光降解催化劑。經(jīng)優(yōu)化從三種制備納米Bi2O3及其摻雜方法中選定了相對而言最佳的微乳法，成功地制得了對“三苯”污染物具有光催化氧化活性的光催化劑。采用多種現(xiàn)代技術(shù)手段表征了所制得的光催化劑，并合理地闡明了三種光催化劑分別對苯、甲苯、對—二甲苯的光催化活性強(qiáng)弱、以及摻雜Bi2O3優(yōu)于單一Bi2O3的緣故。并通過多種因素對光催化氧化反應(yīng)的定量影響，揭示了它們的宏觀動力學(xué)規(guī)律和反應(yīng)機(jī)制。這些研究對大氣光化學(xué)與光催化及環(huán)境保護(hù)方面均有重要的理論意義和應(yīng)用前景。

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