鉍基微-納米材料的制備和性質(zhì)研究.pdf

1、近些年來，環(huán)境問題已經(jīng)引起人們的關(guān)注，因此人們尋求綠色、安全的方法來解決環(huán)境污染問題和能源問題。納米半導(dǎo)體材料因其高效、廉價和環(huán)境友好的特點被用于光催化降解有機污染物和光催化制氫，也引起了研究者們的廣泛關(guān)注。大部分的催化劑都存在著晶體帶隙寬、電子-空穴復(fù)合率高、重復(fù)利用率低等缺點。為此，開發(fā)性能優(yōu)良的可見光響應(yīng)光催化劑具有重要意義。本論文分別合成了新穎的吸附劑BiOBr/Bi2WO6，光催化劑Ag/Bi2WO6和BiOX(X=Cl、Br

2、、I)，并對其吸附及光催化性質(zhì)進(jìn)行了研究。
　　論文的主要內(nèi)容如下:
　　1.鱗狀BiOBr/Bi2WO6的合成及其對有機染料的吸附性能
　　采用一步水熱法成功制備鱗狀形貌的BiOBr/Bi2WO6復(fù)合物，通過X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線光電子能譜(XPS)、N2吸附/解吸比表面測定儀(BET)、FT-IR光譜等對復(fù)合物進(jìn)行了表征。通過對比BiOBr/Bi2WO6與BiOBr和Bi2WO6的S

3、EM照片，結(jié)合KBr的濃度實驗，提出了BiOBr/Bi2WO6的鱗狀形貌的形成機理。當(dāng)KBr的濃度較低時，產(chǎn)物以Bi2WO6為主，產(chǎn)物形貌呈現(xiàn)類花狀;當(dāng)KBr濃度較高時，溶液中主要生成BiOBr。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，WO42-進(jìn)一步與BiOBr反應(yīng)，取代其中的Br-，但沒有改變原來的BiOBr晶體結(jié)構(gòu)。所以BiOBr/Bi2WO6的形貌與BiOBr的形貌非常類似。選取有機染料為吸附質(zhì)，BiOBr/Bi2WO6為吸附劑進(jìn)行了復(fù)合物吸附性能測試

4、。結(jié)果表明，BiOBr/Bi2WO6對陽離子染料表現(xiàn)出優(yōu)越的吸附性能，10min對次甲基的吸附率高達(dá)99％，優(yōu)于常規(guī)的活性炭吸附劑。此外，BiOBr/Bi2WO6對有機染料的吸附行為符合準(zhǔn)二級反應(yīng)速率方程和Freundlich等溫吸附模型。
　　2.Ag/Bi2WO6納米簇的控制合成及性質(zhì)研究
　　以水為溶劑，溫和、無模板條件下利用水熱法合成簇狀鎢酸鉍，并通過原位還原法將銀納米粒子負(fù)載在其表面，得到復(fù)合催化劑Ag/Bi2WO

5、6。采用XRD、SEM、XPS、UV-vis DRS等對樣品進(jìn)行了表征與測試。改變?nèi)芤旱膒H值，得到了具有不同形貌的鎢酸鉍。根據(jù)文獻(xiàn)綜述和SEM圖譜可知，溶液中的H+或者OH-對Bi2WO6的形貌形成產(chǎn)生了一定的影響，并且在Ostwald熟化機理的作用下，產(chǎn)物最終的形貌存在一定的差異性。選擇對硝基苯酚在NaBH4作用下還原生成對氨基苯酚為模型反應(yīng)，探討了Ag/Bi2WO6的催化活性，以及NaBH4濃度和催化劑用量等因素對反應(yīng)速率的影響。

6、結(jié)果表明，Ag的負(fù)載量為5.0％的復(fù)合樣品的催化活性最高，17min內(nèi)可以將4-NP催化還原。另外，模擬太陽光下，復(fù)合樣品Ag/Bi2WO6作催化劑，難降解的有機染料結(jié)晶紫為污染物模型，進(jìn)行光催化實驗來研究復(fù)合樣品的光催化活性。結(jié)果表明，負(fù)載量為5.0％的復(fù)合樣品的光催化活性最高，表明Ag/Bi2WO6可以作為新型的光催化劑用于光催化降解有機污染物。
　　3.BiOX(X=Cl、Br、I)納米材料的制備及性質(zhì)研究
　　利用簡

7、單的一步水熱法制備了光催化劑BiOCl、BiOBr和BiOI，通過X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見漫反射光譜(UV-vis DRS)等對產(chǎn)物進(jìn)行了表征。以有機染料MB、RhB和MO為模型污染物，BiOCl、BiOBr、BiOI為吸附劑進(jìn)行了吸附實驗。結(jié)果表明BiOI具有較好的吸附性能，對羅丹明的吸附性優(yōu)于其他染料。另外，在模擬太陽光下研究了三種樣品的光催化性能，初步探討了可能的光催化降解機理。實驗結(jié)果表明:Bi