蒙脱石负载BiOBr复合光催化剂的合成及应用研究

发布时间：2020-05-16 01:54

【摘要】：染料废水在工业废水中占有很大的比例,对环境的危害越来越严重。染料废水成分复杂、抗氧化、难降解,并且水量极大,处理难度高。因此,开发高效、经济的废水处理技术,是当前研究的热点。光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术,具有设备简单、效率高、能耗低、无二次污染等优点,在工业废水处理中具有巨大的潜力和广阔的应用前景。本文以Bi(NO_3)_3·5H_2O、CTAB和乙二醇等为原料,利用水热法成功合成了BiOBr催化剂。以罗丹明B为目标降解物,探究了催化剂的可见光催化活性及光催化反应机理。并且利用半导体复合技术,制备出BiOI/BiOBr复合催化剂,有效降低了BiOBr光生电子和空穴对的复合,从而改善BiOBr光催化性能,提高催化活性。同时研究了复合催化剂的光催化性能和其光催化机理。蒙脱石作为一种重要的粘土矿物,具有大的比表面积及孔隙率,且来源丰富,价格低廉,在废水处理中作为吸附材料应用广泛。同时,蒙脱石也是一种优良的催化剂载体。针对BiOI/BiOBr光催化剂在水中不易回收的问题,光催化剂的负载化是一种很好的解决办法。本文以钙基蒙脱石作为复合催化剂的载体,利用其层状结构的阳离子可交换性能,将BiOI/BiOBr复合光催化剂部分插入其层间域,使得蒙脱石的结构层被撑开,得到的蒙脱石负载型BiOI/BiOBr光催化剂。采用XRD、UV-Vis DRS、SEM、FT-IR等测试方法对蒙脱石基纳米BiOI/BiOBr复合光催化材料进行了表征分析。研究表明,催化剂的分散程度和表面形貌均发生了不同程度的变化,其相应的表面反应活性随之发生了改变。这是因为蒙脱石矿物的加入能够显著地降低复合光催化剂中的团聚现象,且蒙脱石具有特殊的层状分子结构和优良的吸附性能,可使污染物在催化剂周围富集并增加催化剂与有机污染物的接触,增大光降解速率,提高降解效果。以罗丹明B为目标降解物,催化剂投加量为0.01g,在模拟可见光照射60 min的条件下,罗丹明B降解率可达98%以上,重复使用5次后,降解率没有明显下降,说明制备的蒙脱石负载BiOI/BiOBr复合光催化材料不仅具有较高的光催化活性,而且寿命较长,性质稳定。希望本论文的成果能对染料废水的治理提供一定的参考。
【图文】：

力搅拌器 85-2 型 北京世纪华科实验压反应釜 100mL 上海羌强仪器设式多用真空泵 SHB-Ⅲ型 郑州世纪双科实验电子天平 FA2204B 型 上海精密科学仪光催化仪 HBX-F/UV300 型 北京纽比特科技温鼓风干燥箱 DH-101 型 天津市中环实验电催化降解装置验采用的光催化反应装置（图 2.1）是由光催化仪和磁力搅拌光源模拟可见光的波长，在出光口加了滤掉紫外光的滤光片距大约 30cm，反应液下面为可调速的磁力搅拌器，即可通过均匀。

4000 3500 3000 2500 2000 1500 100050100absorpWave number(cm-1)图 4.4BiOI、BiOBr-2、B-10 的 FT-IR 测试图Fig.4.4 FT-IR test chart of BiOI、BiOBr-2、 B-104.3.4 拉曼光谱分析（Raman）为了更准确地测定复合之后的复合型光催化剂的物质组成和成分特点，，对BiOI/BiOBr 复合样品 B-10 进行了激光拉曼测试，选取样品的不同部分进行激光拉曼测试，测试部位如图 4.5 所示，图 a 为 BiOI/BiOBr 复合样品 B-10 在显微镜下放大 20 倍的 BiOI 部分。图 b 为 BiOI/BiOBr 复合样品 B-10 在显微镜下放大20 倍的 BiOBr 部分。
【学位授予单位】：河北地质大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;O643.36;O644.1

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