不同沉淀劑條件下制備BiOX(X=Cl,Br)材料及其光催化性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)是去除生活環(huán)境中有毒污染物的有效手段之一。新型的鹵氧化鉍(BiOX，X=Cl，Br,I)光催化材料擁有雙鹵素離子層和[Bi2O2]2+層交替排列的層狀結(jié)構(gòu)，這種雙鹵素離子層和[Bi2O2]2+層之間誘導(dǎo)形成的內(nèi)電子場有力地提高了光生電子和空穴的分離效率。其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的光學(xué)性能和良好的光催化活性使得BiOX成為學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。本論文旨在探索納米結(jié)構(gòu)鹵氧化鉍(BiOX，X=Cl，Br)光催化劑的制備方法，低能耗地

2、制備和篩選出具有應(yīng)用前景、穩(wěn)定、高效的太陽光光催化劑。根據(jù)BiOX具有晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，充分考慮其成核與晶化間的關(guān)系，研究了沉淀?xiàng)l件對BiOX的結(jié)構(gòu)、尺寸及形貌均勻性的影響，提出了適于制備BiOX的方法及沉淀?xiàng)l件，實(shí)現(xiàn)了BiOX材料在晶體結(jié)構(gòu)、尺寸及形貌分布方面的可控制備;根據(jù)BiOX材料的光催化性能，研究了其在光催化降解甲基橙(MO)染料廢水中的應(yīng)用，并首次將制備的BiOBr光催化劑用于降解藥物廢水卡馬西平(CBZ)研究中，開拓了BiO

3、Br光催化氧化在處理藥物和個(gè)人護(hù)理用品(pharmaceutical and personal care products，PPCPs)類廢水中的應(yīng)用。
　　得到的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用水解法在三種不同沉淀劑條件下均制備出了純度較高的BiOCl，其中以CO(NH2)2為沉淀劑獲得的BiOCl光催化材料具有較高的結(jié)晶度，更窄的帶隙和較高的光生電子-空穴對分離效率。
　　(2)在模擬太陽光照射下，以MO為降解物

4、，進(jìn)行光催化性能測試實(shí)驗(yàn)表明以尿素為沉淀劑水解法制備的BiOCl催化劑有良好的光催化活性和穩(wěn)定性，經(jīng)過模擬太陽光光照60 min后，對MO的降解率達(dá)到97％，重復(fù)使用4次以后對MO的降解率仍然保持在89％以上;自由基和空穴捕獲實(shí)驗(yàn)證明了光生空穴(h+)是BiOCl光催化反應(yīng)體系中的主要活性物種。
　　(3)在不同沉淀劑條件下水解法和水熱法都得到了純度較高的BiOBr。尿素為沉淀劑水解法制備的BiOBr為1μm左右的均一花球狀結(jié)構(gòu)，

5、而水熱法制備的BiOBr為7.9μm左右的均一核桃狀結(jié)構(gòu)。XRD、DRS等表征顯示了尿素為沉淀劑比其他沉淀劑制得的BiOBr有更好的結(jié)晶度，更窄的帶隙。
　　(4)降解MO和CBZ活性測試實(shí)驗(yàn)表明尿素為沉淀劑水解法的BiOBr具有更好的光催化活性，在模擬太陽光照射下60 min時(shí)對MO的降解率為97％，照射120 min對CBZ的降解率為78％。并以MO為降解物，分別對水解法和水熱法制備的BiOBr穩(wěn)定性進(jìn)行了考察，結(jié)果顯示水解法