磁性納米Fe3O4-BiOX(X=Br,I)復(fù)合材料的制備和降解內(nèi)分泌干擾物的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，健康已成為人們?nèi)粘Ｗ铌P(guān)心的一個(gè)話題。然而，水環(huán)境中不斷增加的有機(jī)污染物對(duì)整個(gè)水生態(tài)環(huán)境和人類的健康造成了很大的危害，其中內(nèi)分泌干擾物類有機(jī)污染物已成為近些年關(guān)注的熱點(diǎn)。以納米材料為代表的多相催化高級(jí)氧化技術(shù)由于其降解速度快、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)近年來受到學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注，為環(huán)境中內(nèi)分泌干擾物的去除提供了一種可行且高效的解決方案。二氧化鈦由于其良好的抗光腐蝕性和催化活性，在光催化降解內(nèi)分泌干擾物中有

2、很多應(yīng)用，但其禁帶寬度較大(3.0-3.2 eV)，對(duì)太陽能的利用率很低。因此，開發(fā)研制新型的、更高效的可見光催化劑勢在必行。鉍系半導(dǎo)體光催化材料因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、良好的可見光響應(yīng)和高效的有機(jī)物降解能力受到了學(xué)者們的極大關(guān)注。
　　本課題主要研究了磁性納米材料Fe3O4/BiOI和BiOBr/BiOI/Fe3O4的合成及理化性質(zhì)的表征并研究了對(duì)選擇的內(nèi)分泌干擾物在可見光照射下的去除機(jī)制、降解途徑及影響因素分析，同時(shí)研究了在外加磁場作

3、用下實(shí)現(xiàn)降解后溶液中的納米材料分離與再循環(huán)。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用簡單的原位化學(xué)沉淀法在室溫條件下制備了不同組分的磁性納米Fe3O4/BiOI復(fù)合材料，采用一系列測試手段對(duì)其進(jìn)行了表征，并在可見光下催化降解雙酚A(BPA)。結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4/BiOI(1∶4)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光催化活性最高。催化劑量為1.0 g·L-1、pH為9.0時(shí)，BPA的去除率達(dá)到最高，可見光下照射90分鐘，對(duì)BPA的去除率可達(dá)92％;考察了不

4、同濃度的溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)、NO3-、HCO3-條件下對(duì)降解過程的影響，研究結(jié)果表明，HCO3-和NO3-對(duì)內(nèi)分泌干擾物的降解過程隨著添加物濃度的增加先促進(jìn)后抑制，而溶解性有機(jī)質(zhì)對(duì)內(nèi)分泌干擾物的降解起抑制作用。以BPA作為目標(biāo)污染物，考察了四種活性基團(tuán)·O2-、1O2、·OH、h+對(duì)整個(gè)降解過程的影響，結(jié)果表明光生空穴和羥基自由基在整個(gè)光催化過程中起主要的作用;同時(shí)，考察了不同濃度的催化劑、溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)、NO3-、HCO3

5、-以及不同pH條件下對(duì)降解過程的影響，研究結(jié)果顯示，HCO3-和NO3-對(duì)BPA的降解過程隨著添加物濃度的增加先促進(jìn)后抑制，而溶解性有機(jī)質(zhì)對(duì)BPA的降解起抑制作用。通過LC/MS檢測降解中間產(chǎn)物，推測出了BPA可能的降解路徑。反應(yīng)結(jié)束后，復(fù)合光催化劑在外加磁場作用下從反應(yīng)體系中分離，循環(huán)實(shí)驗(yàn)5次后，仍保持很高的光催化性能，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。
　　(2)利用合成磁性空心花狀的Fe3O4/BiOI(1∶4)光催化劑，研究其在可見光下

6、催化降解雙酚S(BPS)的性能。結(jié)果表明，催化劑量為1.0 g·L-1、pH為9.0時(shí)，對(duì)BPS的去除率最高，可見光照射90 min，F(xiàn)e3O4/BiOI復(fù)合光催化劑對(duì)BPS的去除率可達(dá)90.6％。反應(yīng)結(jié)束后，復(fù)合光催化劑在外加磁場作用下從反應(yīng)體系中快速分離，循環(huán)實(shí)驗(yàn)5次后，其光催化效率仍保持在85.0％以上，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。降解過程主要包含羥基自由基和光生空穴的氧化作用。沉淀法制備Fe3O4/BiOI簡單可靠，條件可控，所制備的F

7、e3O4/BiOI具有良好的應(yīng)用前景。
　　(3)在以上實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用相同的方法在室溫條件下成功合成了不同比例的磁性納米BiOBr/BiOI/Fe3O4復(fù)合材料，采用一系列測試手段對(duì)其進(jìn)行了表征，并在可見光下催化降解四溴雙酚A(TBBPA)。測試表征結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4納米顆粒成功的負(fù)載于BiOBr/BiOI微球表面及其內(nèi)部。BiOBr/BiOI/Fe3O4(2∶2∶0.5)對(duì)TBBPA的去除效果最佳且去除率達(dá)到了98.5％。