溶液燃烧法制备氯氧化铋及其用于降解有机污染物的研究

发布时间：2020-04-24 08:17

【摘要】：光催化技术作为一项环保处理科学技术,把有机污染物分解为小分子物质。太阳能是自然界最丰富、最廉价的资源,我们利用光催化剂在太阳光照射下降解有机污染物具有处理范围广、效能高、无毒无害无污染等优点,对比传统的污染物处理技术来说工艺更加简单。氯氧化铋是铋系光催化剂中的一种,它们既不会造成二次污染,又有良好的可见光光催化活性。本文主要研究溶液燃烧法制备氯氧化铋,及氯氧化铋与Fe、Eu掺杂改性、复合氮化碳、来进一步提高氯氧化铋的光催化性能。具体研究内容如下:1.以硝酸铋、柠檬酸、氯化铵为原料,在不同温度下,不同燃烧时间的条件下制备Bi24O31Cl10光催化剂,并通过XRD、XPS、SEM和UV-Vis等手段对所制备的样品进行表征。并研究Bi24031Cl10可见光催化活性的影响。结果表明:在燃烧温度为650℃燃烧时间为3h时,Bi24O31Cl10光催化活性最佳,对罗丹明B的去除率为32%。在此基础上进行Fe、Eu的掺杂及g-C3N4的复合,研究掺杂组分对Bi24O31Cl10的影响,并利用XRD、XPS、SEM和UV-Vis等手段对所制备的掺杂样品进行表征,结果表明:Fe3+、Eu、g-C3N4对氯氧化铋的晶相没有影响,但催化剂的块状形貌变薄,很多小颗粒粘附在块状表面。通过在可见光照射下降解罗丹明B(Rh B)的实验,掺杂Fe3+、Eu及g-C3N4的复合能有效的加强Bi24031Cl10光催化剂的活性,由于增加了晶体比表面积,以及改变形貌而提高了光催化活性,加强了光的吸收,减小禁带宽度并降低光生电子-空穴对的复合率。光催化性能最好的分别为 2Fe-Bi24031Cl10、2Eu-Bi24O31Cl10、3g-C3N4-Bi24031Cl10,它们使罗丹明B溶液在50 min可见光照射下的去除率分别达到了 75%、78%、80.5%。2.探究氯氧化铋光催化剂对水中三硝基甲苯的去除,实验表明,光催化活性的影响因素主要有溶液浓度、pH和催化剂加入量,当溶液浓度为30 mg/L、pH=6、催化剂加入量为0.05 g时氯氧化铋光催化剂对三硝基甲苯的去除效果最好,在光照搅拌150 min后,对三硝基甲苯的去除率高达82%。
【图文】：

相互反应,氢氧根,反应流,电子受体

与电子受体相互反应，空穴会与吸附在催化剂表面的水和氢氧根相互反应，生成？０／／，逡逑电子则与氧气反应生成？0＞，有机污染物会被？00／／和？0／／等活性物质彻底矿化分逡逑解。反应流程图如图１所示，反应过程如下（１）邋－邋（４）：逡逑＾邋ＣＢ＿ｅ－逦侧逡逑ｈｖ逦＇Ｉ逡逑ＶＢ邋ｗ邋ｈ＋逦一逡逑广逦＼逦ｐｒｏｄｕｃｔｓ逡逑广NB逦ｅ－Ｖ逡逑ｈ２ｏ逡逑／’ｏｒｇａｎｉｃ逡逑？ＯＫＮ逦ｐｒｏｄｕｃｔｓ逡逑图１光催化反应机理图逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｐｈｏｔｏｅａｔａｌｙｓｉｓ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ逡逑２逡逑

流程图,燃烧法,流程图,溶液

品内分子结构的特征和化学组成。逡逑２．２．２．４样品的制备流程图逡逑样品的制备流程见图２．１。逡逑考察不可嫫逦ｒ逦＼逡逑烧昱￥对其逡逑光触ｈ逦＾逦逦逡逑枿＠逦＾＾逦ａ立＾｜化铉型＿＿逡逑ｒ逦ｎ逦逦逡逑蒸发逦ｉｋ逡逑技粹逦逦逡逑Ｖ逦Ｊ逦ＸＲＤ逡逑／逦＊逦＼逦ＳＥＭ逦逦逦逡逑钫相，＊形，逡逑ｘｐｓ邋＿＾元紊价态和光逡逑Ｉ逦Ｊ逦胸，r>分折逡逑｜邋１逦丨邋丨逡逑（逦Ｖ逡逑l#氧化铋光邋逦逡逑催化刑逡逑光催化把投逦ｖ逦’逦逦逡逑过蚤，初始逦（逦逦Ｎｊ逦光电于效率和逡逑浓度，初始逦光P暬五危抗獯呋钚訵蹂义希穑妫坦忾垮危遥瑁洛吻炕矸治鲥义隙群凸饧卞危皱澹咤危叔五五义希礤危义襄危缅危掊义献芙嵘浔柑酰６藻义喜鏻#化秘活性的逦＾逦逡逑Ｉ逦＾逦）逡逑图２．１溶液燃烧法制备氯氧化铋流程图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｆｏｒ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＢｉｙＣｂｉＯｉｏ邋ｂｙ邋ｓｏｌｕｔ
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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