含鉍新型材料的制備及其光催化應(yīng)用研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)前人類面臨的重大挑戰(zhàn),利用太陽能來解決全球性的能源和環(huán)境問題越來越受到人們的重視。光催化可以將低密度的太陽光能轉(zhuǎn)化為高密度的化學(xué)能、電能,并可以直接利用太陽光降解和礦化水和空氣中的各種污染物,因而在環(huán)境凈化和新能源開發(fā)方面具有巨大潛力。光催化的核心是光催化劑。目前文獻(xiàn)所報道的光催化劑中,鉍系光催化劑以其獨特的電子結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的可見光吸收能力和很高的有機(jī)物降解能力引起了研究者們的極大興趣。
　　 基于鉍系半導(dǎo)體

2、光催化劑的優(yōu)點,本文制備了三種含鉍復(fù)合光催化材料(Bi2O3-MgO、Bi-Cu-Fe-Ox、BiVO4),以水溶液懸浮體系中典型染料(羅丹明B、甲基橙、結(jié)晶紫)的降解脫色反應(yīng)為模型反應(yīng)研究了其光催化活性,考察了制備和反應(yīng)條件對其光催化性能的影響。采用XRD、UV-vis DRS、SEM等技術(shù)對光催化劑進(jìn)行表征,并對催化劑結(jié)構(gòu)與其光催化性能之間的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
　　 采用溶劑熱法制備了系列Bi2O3-MgO復(fù)合光催化劑。以波

3、長大于400 nm的可見光降解羅丹明B為模型反應(yīng),結(jié)果表明,當(dāng)鉍鎂摩爾比為2:1,120℃晶化20 h的Bi2O3-MgO光催化性能最佳。由于載流子的復(fù)合受到抑制,與純組分相比,Bi2O3-MgO復(fù)合材料對羅丹明B的降解顯示了更高的活性。在鹽酸的協(xié)同作用下,Bi2O3-MgO光降解羅丹明B的效率顯著提高。這可能是由于鹽酸的加入增加了羅丹明B在催化劑表面的吸附,即增加了催化劑表面的染料濃度,從而使光降解速率大大提高。
　　 采用溶

4、劑熱法制備了Bi-Cu-Fe復(fù)合氧化物光催化劑。Bi-Cu-Fe樣品由薄片緊密堆疊而成的球形顆粒組成,顆粒尺寸范圍為1.5μm。Bi-Cu-Fe-Ox對甲基橙的光催化降解性能與反應(yīng)條件、甲基橙初始濃度、催化劑投加量和H2O2用量有關(guān)。H2O2對甲基橙的降解有良好的促進(jìn)作用。反應(yīng)速率常數(shù)隨甲基橙初始濃度的增大而降低。催化劑的最佳投加量為0.05 g,H2O2最佳用量為1.0 mL。Bi-Cu-Fe-Ox光催化降解甲基橙的脫色反應(yīng)為表觀一級

5、反應(yīng),可用L-H動力學(xué)方程描述。
　　 采用賴氨酸輔助水熱法制備了具有規(guī)則形貌和狹窄帶隙的高效單斜BiVO4光催化劑。以可見光(λ>400 nm)照下結(jié)晶紫染料的降解脫色為模型反應(yīng)評價其光催化活性。結(jié)果表明,當(dāng)賴氨酸的前驅(qū)體溶液200℃水熱處理48 h時所制備的BiVO4光催化性能最佳。SEM圖表明BiVO4顆粒為帶有直徑為2μm球體的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。UV-Vis DRS表明其帶隙為1.81 eV,比傳統(tǒng)水熱法制備BiVO4的帶隙(