α-Fe2O3基復合光催化劑的制備及其降解甲苯性能的研究.pdf

1、目前對空氣中揮發(fā)性有機污染物(VOCs)的治理是環(huán)境領域的重要問題。最常見、最典型的VOCs是甲苯，基于太陽能利用的光催化技術在控制甲苯等VOCs方面表現(xiàn)出十分重要的應用前景。因此開發(fā)基于太陽能利用的高量子效率的光催化體系已成為一項重要的研究課題。
　　本研究以紡錘狀α-Fe2O3為基材料構建了α-Fe2O3/GO、Ag/α-Fe2O3及g-C3N4/α-Fe2O3等復合體系，利用原位紅外光譜技術，研究甲苯在這些材料上的可見光催化

2、降解過程，探討復合光催化體系內異質界面上光生電荷的遷移機制和光催化降解機理。研究成果如下:
　　(1)合成出空心紡錘形貌的α-Fe2O3催化劑，樣品純度高、結晶好。通過對樣品進行DRS、BET表征以及光電響應機理分析，發(fā)現(xiàn)其空心結構增強了樣品的可見光吸收能力和表面吸附能力，且樣品具有一定的光生電荷分離能力。
　　(2)通過浸漬和光照還原法制備了貴金屬銀負載的Ag/α-Fe2O3復合體系。利用原位紅外光譜技術考察了可見光下復合

3、催化劑對甲苯的光催化活性，以及不同Ag負載量對Ag/α-Fe2O3降解率的影響。結果發(fā)現(xiàn)在6h的氙燈照射下，該復合體系對甲苯光催化活性，明顯高于商用α-Fe2O3和空心紡錘狀α-Fe2O3，并且對甲苯的降解完全，降解產物為CO2和水。Ag在α-Fe2O3上的表面等離子共振效應提高了光生電荷的分離效率。結果還發(fā)現(xiàn)Ag的負載量對Ag/α-Fe2O3復合體系的降解率也有一定程度的影響，當Ag負載量為1.0wt％左右時，Ag/α-Fe2O3的降

4、解率最高，達到88％。
　　(3)制備出α-Fe2O3與新型碳材料石墨烯的復合體系α-Fe2O3/GO，該復合體系比單一空心紡錘狀α-Fe2O3具有更強的可見光吸收能力、光生載流子的分離能力和表面的吸附能力。該催化劑對甲苯進行可見光催化降解，6h的降解率為80％。利用原位紅外光譜技術檢測出反應產物為苯甲醛、苯甲酸、CO2和水。降解率的提高主要歸因于石墨烯優(yōu)越的吸附特性以及GO的加入引起了復合體系導帶電位的負向移動，從而加快了光生載

5、流子的有效分離，提高了量子效率。
　　(4)通過簡單溶劑熱法成功地將α-Fe2O3納米顆粒負載在g-C3N4上形成了光催化復合體系g-C3N4/α-Fe2O3。該復合體系對甲苯進行可見光催化降解，降解產物為苯甲醛、苯甲酸、CO2和水，6h后甲苯的降解率為91％。其高的光催化性能主要歸因于復合結構中α-Fe2O3和g-C3N4的協(xié)同效應以及大的比表面積，同時，復合體系中各組分的質量比也影響其光催化活性，結果顯示，當組分巾g-C3N4