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光催化具有在室温下直接利用太阳能驱动反应的能力,是治理环境污染和生产洁净能源的一种理想技术。目前,对以TiO2为基础的半导体光催化剂的研究遭遇了瓶颈,因此在提高太阳能利用率,改善光催化效率,节约能源,减少二次污染等方面,还需要寻找新型的光催化材料。近年来,铋系Aurivillius氧化物因同时具有铁电性和磁性而备受关注,其通式为Bi4Bin-3Fen-3Ti3O3n+3(n是类钙钛矿的层数),通过掺杂或改变材料层数可以实现室温下铁电性与铁磁性的共存。考虑到层状氧化物具有合适的禁带宽度,对该类材料的光催化性能的研究也越来越多。研究表明,材料的铁电性提供的内电场有利于光生载流子的分离,同时铁磁性可以实现磁回收。因此该类氧化物在光催化方面有着潜在的应用前景。本文研究了磁性元素和稀土元素掺杂对四层(n=4)和五层(n=5)层状钙钛矿纳米材料的形貌结构、磁性、光催化性能的影响,又通过调节碱浓度改变材料的尺寸形貌,探索了形貌与物理性能之间的关系。论文分为六章,具体如下:第一章:简述了层状钙钛矿纳米材料的结构,国内外研究现状以及改性方法。介绍了材料的光催化性能及其原理,介绍了铁磁性能和铁电性能。概括了本文的主要研究内容。第二章:介绍了本文有关化学试剂、仪器设备,材料的制备方法,性能表征以及测试分析手段。第三章:用水热法制备了不同热处理时间的样品,发现四层层状钙钛矿Bi5FeTi3015(BFTO,n=4)样品的最佳制备条件为200℃、72h。在这一条件下制备Ni掺杂BFTO(Bi5Fe1-xNixTi3015:BFNTO-x,x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)样品,表征了样品的形貌结构,测量了样品的磁性和光催化性能。研究发现,Ni掺杂能显著提高样品的磁性。第四章:首先用水热法在BFTO样品中掺杂Eu,制备Bi5-yEuyFeTi3O15(BEFTO-y,y=0,0.05,0.1,0.15,0.2)样品,发现掺杂可改善样品的形貌和光催化性能。然后选定磁性最佳的样品 Bi5Fe0.9Ni0.1Ti3O15,在 A 位掺入 Eu,制备 Bi5-yEuyFe0.9Ni0.1Ti3O15(BEFNTO-y,y=0,0.1,0.3,0.5)样品。结果表明,Eu的掺杂对光催化性能和磁性都有显著影响。样品Bi4.9Eu0.1Fe0.9Ni0.1Ti3O15的光催化效果和磁性都达到最佳,且可在常温下进行磁性回收,避免材料对水体造成二次污染。第五章:首先研究了 Co掺杂五层层状钙钛矿Bi6Fe2Ti3O18(Bi6Fe2-xCoxTi3O18:BFCTO-x,x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)材料的形貌结构、光催化性能和磁性。然后调节前驱液中的NaOH浓度,探索了碱浓度对样品的尺寸和形貌的影响,并研究了形貌与磁性和催化性能的关系。结果发现随着NaOH浓度增加,样品形貌尺寸增大,比表面积减小,饱和磁化强度(2Ms)越来越大,但光催化效果变差。第六章:总结本文对层状钙钛矿纳米材料的研究情况,指出今后工作方向。