关键词： 光催化   U(Ⅵ)   石墨相氮化碳   ZnO  

摘要： 铀矿冶过程中产生了大量的含铀废水,对土壤、水环境构成潜在威胁,甚至危及人类的健康。光催化还原法操作简单、无二次污染,在去除铀的领域具有良好的应用潜力。但大多数光催化剂存在着难以被可见光激发、电子-空穴对分离后复合速率过快等缺点。开发一种高效低成本且环境友好的光催化剂迫在眉睫。本课题以氧化锌和三聚氰胺为原料,制备了ZnO/g-CN复合型光催化剂,通过试验探究了这种其对溶液中U(Ⅵ)的光催化还原性能和还原机理。通过热聚合法制备了不同原材料配比的ZnO/g-CN复合材料。材料复合后纳米颗粒状的ZnO分散在g-CN的表面,且二者的复合后仍表现出晶体结构。紫外漫反射光谱(UV)显示复合材料的带隙能为2.30e V,低于ZnO和g-CN,光谱响应范围增强。光致发(PL)光谱结果显示ZnO/g-CN的电子-空穴对分离效率较g-CN显著提高,光催化性能得到了明显的提升。ZnO/g-CN复合材料对U(Ⅵ)具有良好的去除性能,其中ZnO与g-CN质量比为1:10的复合材料对U(Ⅵ)的还原效率最佳。在p H=5,催化剂的投加量为0.5g/L,空穴掩蔽剂的含量为10%的情况下,经过30min暗吸附与30min光照后对浓度为10mg/L的U(Ⅵ)的去除率可达97%以上,相比单一的g-CN的去除率提高了65%。ZnO/g-CN还有优秀的可重复利用性和稳定性,经四次重复实验后对溶液中的U(Ⅵ)仍有83%去除率。对反应后的光催化剂进行XPS表征,结果显示反应将部分U(Ⅵ)转化为U(Ⅳ),两者共存于催化剂表面。通过氮气实验及活性物质捕获实验证明光生电子(e)是实现将U(Ⅵ)还原至U(Ⅳ)的主要因素,电子通过两种材料之间形成的异质结实现高效分离,从而提高了对U(Ⅵ)的去除率。

关键词： 氧化锌   表面修饰   有序大孔   氧化锌-硫化锌   异质结构   光催化  

摘要： 光催化是一项十分具有潜力的绿色能源新技术，其中光催化剂在太阳能转化为清洁能源过程中起着关键的媒介作用。因此，光催化技术研究的重点是寻求高效稳定的光催化材料。金属氧化物半导体光催化材料具有廉价、易制备、光氧化以及还原能力强等优点而被广泛应用于光催化领域。而ZnO具有良好的激子束缚能以及形貌结构易调控的优势，且具有低毒性、低成本、高稳定性以及可回收性的优点，在众多半导体材料中脱颖而出。但是，由于氧化锌的光生电子-空穴复合率较高，限制了其在光催化领域的应用，亟需对其进行改性修饰。本论文主要是通过多羟基果糖修饰ZnO表面结构，在表面形成氧空位缺陷，拓展光吸收范围，增强光催化剂的氧化能力，可以实现高效的光催化降解高浓度有机污染物。并构建三维有序大孔结构的ZnO，减少光生载流子复合，增加催化剂表面反应位点，以及构建ZnO-ZnS复合异质结构，实现高活性的光催化分解水制氢。　　首先，我们采用的是多羟基果糖作为模板，通过湿化学合成方法，先加入极少量的果糖（2×10?5gL?1），羟基表面修饰并合成ZnO单晶纳米片，在后期热处理过程中除掉果糖并形成富含表面氧空位的ZnO，获得更正的价带位置。果糖表面修饰后，重构了ZnO纳米片的表面结构，可以提供更多的表面反应位点，从而可在光催化过程中产生更强氧化能力的光生空穴，有效提高了其光催化活性。与未修饰的氧化锌相比，果糖修饰的氧空位ZnO单晶纳米片可以高效降解高浓度的苯酚和其它有机污染物，并且表现出光催化制氢的活性。　　为了改善ZnO光催化制氢活性弱的问题，将引入具有更高光还原能力的ZnS，构建基于直接Z型载流子迁移机制的ZnS-ZnO异质结构。ZnS在空气中高温可热转化为ZnO，我们采用简单的热处理的方法将ZnS纳米颗粒表面部分氧化为ZnO，形成ZnS-ZnO异质结构。由于ZnO是由部分ZnS与氧气反应得到的，因此在二者半导体间能够形成较为稳定的融合界面，有利于光生电子-空穴能够在界面间快速迁移，提高载流子的传输率，通过Z型载流子迁移机制的构建，光生载流子的寿命也得到了明显提高，表现出更高的光催化制氢速率。　　由于热转化的ZnS-ZnO异质结构有块状的团聚现象，反应液体不能完全与异质结构接触，不利于光催化制氢。为了提高光催化剂体相充分参与光催化反应的效率，提供更多表面反应位点，以及提升其光催化制氢活性，我们通过模板法构建三维有序大孔结构，采用聚甲基丙烯酸甲酯小球为模板合成了三维有序大孔（3DOM）ZnO。将3DOMZnO进行部分的硫化，构建了ZnO-ZnS三维有序大孔异质结构。有序大孔结构提升了异质结构体相内的传质，相较于无大孔结构的ZnO，3DOMZnO-ZnS异质结构表现出更高的光催化制氢性能。

关键词： 光催化   Bi2WO6   Ag/rGO/Bi2WO6   罗丹明B  

摘要： 光催化氧化技术因其反应条件温和、操作简单,是目前印染废水处理中最有潜力的技术之一。钨酸铋(BiWO)具有独特层状结构和良好光响应范围,可以高效降解印染废水,但受到量子产率低、光能利用率低和光生载流子复合率高等因素制约。本文采用水热法制备还原氧化石墨烯-钨酸铋(r GO/BiWO),并采用光还原法负载银(Ag)制备Ag/r GO/BiWO复合光催化材料,提高BiWO对可见光的利用率和光催化性能。通过XRD、SEM、FT-IR、XPS、N物理吸附脱附、UV-Vis漫反射光谱和PL等表征复合催化剂样品的物相组成、表面特性和光吸收性能,并以降解罗丹明B(RhB)的效率考察其光催化性能。主要研究内容和结果如下:1.采用简单水热法将氧化石墨烯(GO,Hummers法合成)与BiWO复合制备r GO/BiWO复合光催化剂。调控r GO与BiWO的复合质量比、水热时间和前驱液p H考察制备条件对r GO/BiWO复合催化剂光催化性能的影响。结果表明:当复合质量比样品是1.5%r GO/BiWO,水热时间是24 h,前驱液p H为1.42时,复合催化剂样品的光吸收性能最好,对RhB的降解效率可达91.73%。2.通过光化学还原的方法负载Ag,制备Ag/r GO/BiWO复合光催化材料,考察Ag的负载量和光还原时间对复合光催化剂性能的影响。结果表明:复合质量比样品是15%Ag/1.5%r GO/BiWO,光还原时间是4 h时,对RhB的降解效率可以达到96.97%。3.采用最佳制备条件下制得的15%Ag/1.5%r GO/BiWO复合光催化剂,探究RhB溶液的工艺参数对催化剂降解性能的影响。结果表明:当RhB的初始浓度是50 mg/L,保持原始溶液p H不变,催化剂投加量是0.1 g/100 m L时,RhB的降解效率可以达到最大值。4.对BiWO、1.5%rGO/BiWO和15%Ag/1.5%r GO/BiWO样品光催化降解RhB模拟废水的反应过程进行动力学研究。活性基团捕获实验表明空穴(h)是反应中最主要的活性分子,并阐述可能存在的光催化降解机理。

关键词： h-BN   硫化物   复合材料   可见光   光催化  

摘要： 随着现代化工业的发展,水污染问题日益突出,水体中的重金属离子和有机污染物等给生态环境和人类健康带来了严重影响。光催化技术在污染物降解与能源转换方面有着广阔的应用前景,因此,制备高效、稳定的新型光催化剂成为研究的关键。本文通过引入金属硫化物与h-BN进行耦合,使合成的复合光催化剂能有效地利用光能,并应用于光催化降解领域。论文的主要内容如下:(1)采用水热法成功制备了h-BN/CdS复合材料。通过XRD、XPS、TEM和SEM等测试方法,对复合材料的微观结构进行了表征,分析表明二维h-BN纳米片和CdS纳米球之间形成了异质结。本文将罗丹明B(Rh B)和重金属离子CrO(Cr(Ⅵ))作为降解对象,对h-BN/CdS复合材料的光催化性能进行研究,实验结果显示,当h-BN的含量为1 wt.%时,h-BN/CdS的光催化性能最佳。通过DRS、EIS、瞬态光电流和捕获剂实验等表征,表明h-BN的负载提高了纯CdS的光吸收能力,并大幅提高了h-BN/CdS的光催化性能。(2)采用水热法成功合成了h-BN/NiS/NiS三元复合材料,并对其微观形貌和结构进行了表征,证明了h-BN纳米片与NiS/NiS多面体之间形成了异质结。通过降解Rh B和光催化还原Cr(Ⅵ)测试了h-BN/NiS/NiS复合材料的光催化性能。通过一系列分析测试方法表明,h-BN为NiS/NiS提供了骨架支撑,避免其受到光腐蚀,增强了NiS/NiS的光吸收能力,也提高了电子-空穴对的分离效率和迁移率。(3)采用超声辅助自组装的方法成功制备了新型h-BN/Mo S/NiS三元复合材料。本文通过对h-BN/Mo S/NiS催化剂的表面形貌、晶体结构和元素组成等进行表征,分析表明:h-BN作为一种良好的基底材料,为Mo S纳米片和NiS纳米球提供了丰富的附着位点,也保护其免受光腐蚀。本文通过降解Rh B和光催化还原Cr(Ⅵ)测试了不同复合材料的光催化性能,实验结果表明,h-BN/Mo S/NiS三元光催化剂的光催化活性最佳。图31幅,表3个,参考文献129篇。

关键词： 钛酸铋   氮化碳   二氧化钛   非贵金属   光催化  

摘要： 近年来,光催化技术被认为是解决日益严峻的能源短缺和环境污染问题的一条有效途径,其中,探索和开发高效、持久的可见光响应光催化剂是研究热点。本论文主要基于构建复合催化剂策略,利用静电纺丝技术、混合煅烧技术及光照还原技术制备了g-CN/BiTiO和Cu/TiO两类复合催化剂体系,对催化剂进行了全面表征测试,并深入研究其光催化活性。详细研究内容如下:1、采用简便的静电纺丝/煅烧技术结合热聚合方法制备了一系列新型g-CN/BiTiO(CN/BTO-X)中空纳米纤维复合材料。SEM和TEM图像显示,CN/BTO复合材料主要由直径为110±20 nm的中空纳米纤维形貌组成。XPS结果证实了BTO和CN之间的界面相互作用,表明各组分之间形成了异质结。光催化性能测试表明,合成的CN/BTO复合材料在可见光(λ>420 nm)下具有优异、稳定的光催化性能,可降解多种污染物(包括Rh B、MO、TC和Cr(VI)等)。其中,CN/BTO-9样品展示出最好的光催化性能,其速率常数分别为0.03064 min(TC),0.11274 min(Rh B),0.04474 min(MO)和0.01938 min(Cr(VI))。该材料优异的催化性能归因于其高比表面积、增强的可见光吸收、具有强氧化能力的异质结构和光生载流子的高效分离,以及其独特的中空纳米纤维结构。活性物种捕获实验和ESR测试证实,h和?O是降解Rh B和TC的主要活性物种。通过带隙结构、DFT计算和自由基捕获实验,探讨了该复合催化剂体系的光催化反应机理。2、利用静电纺丝/高温煅烧技术,制备Ti O纳米纤维,通过光照还原方法进一步在Ti O上负载非贵金属Cu纳米粒子,构建了Cu/Ti O复合光催化剂体系,并考察Cu负载量对复合催化剂光催化活性的影响。研究表明,Cu纳米粒子具有的表面等离子体共振效应(SPR),显著增强了Cu/Ti O的可见光吸收范围。同时,Cu纳米粒子SPR能够产生局部电磁场,使复合材料中光生载流子的分离效率显著提高。一系列研究结果表明,Cu/Ti O复合材料具有优良、可靠的分解水产氢活性和可见光(λ>420nm)降解Rh B、TC和Cr(VI)活性。在所制备的复合材料中,1%Cu/Ti O样品的光催化活性最好,其产氢速率为1416μmol?g?h,是Ti O的59倍,其降解污染物速率常数分别为0.12522 min(TC)、0.02991 min(Rh B)和0.02519 min(Cr(VI))。根据PL、i-t、EIS、ESR、自由基捕获实验所得结果,我们提出该催化剂体系的光催化反应机理。通过构建两种复合光催化剂体系,有效拓展了钛基材料的可见光吸收范围、提高了光生载流子分离效率,进而提升了光催化活性。本研究课题在丰富我们设计和制作新型复合催化剂体系知识的同时,亦为解决未来的环境污染和能源短缺问题提供一个有前景的思路。

关键词： 钙钛矿   掺杂   光催化   有机染料   降解  

摘要： 光催化降解有机染料是利用光能驱动催化剂释放活性物质以催化降解有机染料的过程。钙钛矿作为一种光敏材料,具有绿色、稳定、易调变等优点。LaCoO型钙钛矿应用于光催化降解有机染料是目前有机染料降解的研究热点,但其高带隙值和较小的比表面积限制了它的活性,因此本课题通过掺杂的方式对LaCoO钙钛矿催化剂进行改性,并通过XRD、SEM、TEM、XPS、EPR等方法对催化剂的形貌和结构进行表征,再通过光催化降解实验的结果推测改性钙钛矿与光催化降解有机染料性能间的构效关系。具体内容如下:(1)通过溶胶-凝胶法制备了B位掺杂的LaCoMO(M=Mn、Ce)钙钛矿催化剂,利用茜素红和酸性品红为降解底物在氙灯下测试其光催化降解活性。经研究发现,Mn、Ce掺杂后的催化剂的比表面积增大、晶型缺陷明显、光照下产生的氧空穴含量增加,且在茜素红溶液的降解中表现出优异的降解活性。其中LaCoCeO催化剂在光照下对茜素红溶液的降解率可达到96.6%。但在酸性品红溶液的降解中掺杂后的催化剂并未表现出明显的优势,结合表征结果推测这可能与催化剂的结构以及染料的分子大小有关。(2)利用溶胶-凝胶法制备了N掺杂的LaCoON(y=3、2.5、2、1、0)钙钛矿催化剂,并在氙灯照射下以茜素红溶液为降解底物测试其光催化降解活性。通过表征发现N掺杂后催化剂的形貌发生明显的变化,表面吸附氧含量减少,光照下产生的氧空穴含量增加。在活性测试中,LaCoON催化剂对茜素红溶液的降解率达到99%,并且在重复使用9次后仍能保持90%的高降解率。(3)通过调变光源来研究外部光源对催化剂降解活性的影响。通过对各催化剂进行UV-Vis测试发现,B位金属元素掺杂后催化剂的吸光区间明显拓宽,且吸光度值也有提高。N元素掺杂后催化剂的吸收带边变化不明显,但其吸光度值大幅增强。通过调变光源的种类和强度发现,金卤灯和汞灯提供的光源更有利于光催化降解反应的进行,即在金卤灯和汞灯的照射下催化剂对茜素红溶液的降解率更高。

关键词： 硫化镉   光催化   产氢   生物质材料  

摘要： 目前能源短缺和环境污染的问题越来越严重,光催化产氢技术可以将太阳能转变成价值更高的氢能源,可有效解决这两大难题。硫化镉(Cd S)作为研究最广泛的光催化半导体材料之一,其光生电子和空穴易复合和光腐蚀现象限制了其在光催化产氢方面的应用。所以通过经济有效、环境友好的方法对其进行修饰加速Cd S的应用显得尤为关键。本文从生物质材料的角度出发,用不同的生物质碳化方法和不同的复合方法对Cd S进行修饰,归纳如下:首先通过高温裂解和化学活化法将开心果壳进行碳化,碳化的果壳为含有介孔的块状结构,然后通过水热法制备了不同质量分数的碳化果壳/硫化镉(CP/Cd S)复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射图和紫外可见漫反射光谱对复合材料的形貌和性能进行表征。结果显示,合成出的纯Cd S为500 nm左右的纳米球,加入碳化果壳虽然没有改变Cd S的尺寸,但是可以作为Cd S的沉积点,一定程度上避免了Cd S的聚集,提高了其分散程度。并且还导致Cd S的吸收带边红移至584 nm,从而提升了Cd S的光催化产氢速率。然后选用不同的硫源和镉源以及不同的生物质材料通过一步水热制备了不同质量分数碳化树叶/硫化镉(CL/Cd S)复合材料。表征结果显示此方法合成的Cd S为纳米棒结构,碳化树叶以碳的形式简单附着在纳米棒上,并且复合材料并有着更小的禁带宽度和更大的比表面积。5%CF/Cd S的产氢速率最大,达到了5.71 mmol/h/g,约为纯Cd S(3.27 mmol/h/g)的1.77倍。通过EIS、瞬时光电流以及PL光谱解释了复合材料的光催化产氢机理。最后用了细菌纤维素(BC)来修饰Cd S,制备了BC/Cd S,同时还添加了Mo S助催化剂,通过两部水热法制备了三元复合物BC-Mo S/Cd S,并研究了不同质量分数的BC-Mo S/Cd S的产氢速率。表征结果显示,Mo S在三维结构的BC上原位生长,沉积Cd S以后尺寸没有太大改变但是比表面积和禁带宽度有了改善。光催化产氢实验显示,三元复合材料比纯Cd S以及二元复合材料的产氢速率都要高,10%BC-Mo S/Cd S的产氢速率达到了20.02 mmol/h/g,是纯Cd S的17.71倍,是10%BC/Cd S的12.43倍,是10%Mo S/Cd S的2.84倍,也具有更好的光稳定性和更高的表观量子效率(56.29%)。光电化学实验显示,三元复合材料具有更大的光电流密度和更小的电子转移的阻抗,PL光谱显示三元复合材料的光生电子与空穴复合效率也较低,这些表征很好地解释了三元复合材料产氢高的原因。

关键词： CdS   g-C3N4   Zn0.8Cd0.2S   MOFs   非贵金属磷化物   光催化  

摘要： 本文通过引入非贵金属磷化物作助催化剂来减缓半导体催化剂电子-空穴的复合的效率,增加半导体材料光催化产氢的活性位点,提高捕获H的能力和加快空穴氧化牺牲试剂的速率。磷化物作助催化剂不仅提高了光催化产氢活性,而且还从微观电子角度研究半导体内部电子转移的过程。主要的工作如下所示:1.以CdS半导体材料为基材,双金属磷化物WNiP作助催化剂,通过水热法和煅烧法成功合成新型复合材料WNiPCdS,用来提高CdS的光催化产氢活性。在10%乳酸(体积分数)为牺牲试剂的的条件下,构建一个高效稳定的光催化产氢体系。通过进一步测试数据我们发现复合材料WNiPCdS在以WNiP前驱体为0.7 mmol的当量时,其4 h产氢效率高达878μmol,这比纯CdS和纯WNiP光催化剂产氢量高出约11.2倍和109.7倍。这明显的证明了引入非金属磷化WNiP可以显著增强光催化产氢性能。此外,我们还通过XRD,SEM,XPS,紫外-可见漫反射,电化学响应,稳态荧光等一系列表征证明我们的测试结果,并且解释了WNiPCdS复合材料的机理。2.通过水热法和研磨合成了具有均匀三维(3D)立方结构分布的协同复合材料g-CN/CuP/UiO-66。较大的球形颗粒(UiO-66)均匀分布在g-CN片状纳米材料上,CNCU-3的比表面积达到1002.08(m/g),是基础材料g-CN的23倍。结果,加入CuP和MOFs可以有效地改善电荷转移和分离,并提高光催化剂的制氢活性。g-CN/CuP/UiO-66三元复合材料的光催化活性明显优于单体g-CN,二元g-CN/CuP和g-CN/UiO-66,特别是引入UiO-66氢气产量增加,五个小时内最大氢气产量达到79μmol。此外,XRD,SEM,TEM,PL,UV-vis,XPS证明,CuP有效地传导电子以促进电子转移,UiO-66提供大的比表面积。这些因素的协同作用在光催化活性中起关键作用。3.在双金属硫化物ZnCdS上引入CoP,构建CoP/ZnCdS协同体系。通过水热法和煅烧法分别合成ZnCdS和CoP单体,然后进行严格而又复杂的研磨,最终成功合成新型复合光催化剂材料CoP/ZnCdS。合成的新催化剂在10%乳酸为反应条件下,进行产氢测试发现以CoP的前驱体为0.5 mmol当量时,复合催化剂的产氢活性达到最大4 h 349μmol,比纯ZnCdS提高了2倍之多。XRD,SEM和XPS的表征结果表明,CoP/成功负载到CoP/ZnCdS上且两者的复合后的形貌,晶形结构和复合化合价态都我们之前进行的研究调查吻合。荧光稳态光谱和电化学测试显示出复合材料CoP/ZnCdS成功降低电子-空穴复合率,加快电子转移的速率,综合表明新型催化剂显示出优秀的光催化产氢活性。同时,基于CoP/ZnCdS.协同体系提出电荷转移机制和产氢机理。

关键词： 光催化   g-C3N4   煅烧法   酸处理   降解效率  

摘要： 光催化技术由于具备降解彻底、绿色无污染等优点,有助于解决工业发展带来的环境污染问题。近年来,石墨相氮化碳(g-CN)因具备稳定性好、带隙小、具有可见光响应等优点引起人们的关注,但是g-CN的比表面积较小、光生载流子复合严重等缺点严重限制了它的实际应用和推广。针对上述问题,本文提出三种不同的方法对g-CN进行改性处理,有效提升了g-CN的光催化降解性能。(1)以三聚氰胺为前驱体,氯化铵和硫酸铵为辅助剂,通过调整氯化铵和三聚氰胺、硫酸铵和三聚氰胺的摩尔比,经一步煅烧制备了不同气体氛围下的改性g-CN。与体相g-CN相比,氯化铵和硫酸铵辅助制备的改性g-CN禁带宽度最多分别增大了0.22eV和0.21eV,有效增强了光生电子空穴的氧化还原能力。随着辅助剂与三聚氰胺摩尔比的增大,改性g-CN的光催化降解性能先提升后降低。当氯化铵与三聚氰胺、硫酸铵与三聚氰胺的摩尔比为8/10、4/10时,制备的改性g-CN对罗丹明B的降解反应速率常数分别提升为体相样品的3.6倍和4.8倍。(2)通过水热法以不同浓度的稀硫酸对体相g-CN进行修饰改性,并对酸修饰g-CN进行表征以及光催化降解甲基蓝和罗丹明B实验,得出结论:硫酸修饰可以优化g-CN的形貌,拓宽带隙,提高g-CN的吸附性能和降解性能。在一定范围内,硫酸的浓度越高,吸附性能提升越多。经浓度为4mol/L的硫酸修饰改性的g-CN吸附性能提升为原来的5.2倍,降解罗丹明B反应动力学常数提升为原来的2.8倍。(3)通过水热法以不同质量分数的过氧化氢对g-CN进行水热处理改性。SEM、XRD、UV-vis DRS测试显示改性后g-CN的表面粗糙度增加,层间距离缩短,禁带宽度最多比原来增大了0.25e V,有效增强了光生电子空穴的氧化还原能力。光催化降解甲基蓝实验结果显示,当过氧化氢的质量分数为10%时处理得到的改性g-CN降解效率比改性前提升了29.1%。

关键词： 光催化   甘油氧化   异质结   原位改性   溶剂效应  

摘要： 当今社会化石资源短缺与环境污染问题加速了绿色可再生生物质能源的应用与发展。生物柴油作为一种可再生石化资源替代品在近些年来发展迅猛,但是主要副产物甘油却陷入供大于求的局面。开发绿色高效的甘油高附加值转化途径,不仅能够避免甘油资源的浪费,还能在一定程度上提高生物柴油产业的经济效益。其中甘油选择性氧化能够得到多种高附加值衍生物,因此受到研究者们的青睐。相较于传统热催化,甘油光催化氧化能以非贵金属作为活性中心,分子氧为绿色氧化剂,在温和条件下实现甘油到氧化衍生物的高效绿色转化。但甘油光催化氧化的研究起步较晚,目前还存在很多问题影响反应机理的阐明和催化剂的优化。本文致力于开发新型高效甘油光催化氧化催化剂;系统地考察了溶液p H、溶剂效应等因素对反应结果的影响;阐述了催化剂改性方法增强催化性能的作用机制;并对该体系中的相关反应机理进行了较为深入地探究。首先,利用微波辅助法对溴氧化铋半导体材料进行了改性,得到一种Bi OBr和BiOBr构筑的异质结光催化剂,并将其应用于甘油光催化好氧选择性氧化体系中。通过SEM、TEM、XRD、XPS、N吸-脱附曲线、DRS和Mott-schottky曲线等一系列表征,分析了所制备催化剂的形貌、化学结构以及异质结构型。然后借助光电流响应,表面光电压谱和电化学阻抗谱等表征探究了改性后催化剂的光电性能。最后对比了催化剂在不同溶液p H条件下的催化活性与稳定性。实验结果表明,所制备催化剂为由Bi OBr和BiOBr构筑的type II型异质结催化剂,其具有更大的比表面积和更强的光吸收能力,而且type II型异质结的成功构建明显地促进了光生载流子的有效分离与转移。在常温常压、碱性环境下,以分子氧为绿色氧化剂,该催化剂能够实现甘油至甲酸的稳定高效转化,甘油转化率为95.0%时,甲酸选择性达63.1%。然后,采用溶剂热法对溴氧化铋半导体材料进行了原位改性,得到含有大量氧空位和Bi量子点的溴氧化铋球藻状微球,并将其应用于甘油的光催化氧化体系中。一系列表征结果表明,氧空位和Bi量子点的修饰能够促进分子氧在催化剂表面的吸附活化以及光生载流子的有效分离与转移,进而产生大量的超氧自由基参与反应,从而提高了催化剂的催化活性。此外,我们对该催化剂体系的相关反应机理进行了系统地探究,确定了光生空穴,超氧自由基和单线态氧为该体系中主要的活性物种。该体系中存在两条反应路径,分别主要生成甲酸和二羟基丙酮。该催化体系在甘油转化率为98.4%时,甲酸选择性为46.2%,二羟基丙酮选择性为26.9%。而且催化剂在重复使用五次后没有出现明显的失活,具有较好的可重复使用性。最后,首次在甘油光催化体系中使用氧掺杂类石墨相氮化碳作为非金属催化剂催化甘油在温和条件下的高附加值转化。通过一系列对照实验和理论计算,在分子水平上系统地研究了该催化反应体系中的溶剂效应。结果表明,在不同的溶剂环境下,甘油与催化剂表面的相互作用存在显著差异,进而导致了不同的转化效率和产物分布。通过自由基捕获实验和电子自旋共振技术明确了单线态氧和超氧自由基是主要的活性氧物种。探究了甘油在不同溶剂中的氧化反应路径,首次发现甘油在乙腈溶液中可以发生氧化酯化反应生成新的酯类化合物。