卤化氧铋复合材料对醛类污染物的降解作用及其应用研究

发布时间：2020-09-26 19:24

　　室内装饰装修释放的醛类气体导致的环境污染已经严重威胁到人类的身体健康。环境光催化具有绿色节能,无二次污染等优点,在解决室内环境污染的应用中具有重要意义。本文制备了兼具良好吸附和催化性能的净化材料-氯化氧铋/多孔钛羟基磷灰石(BiOCl/P-TiHA)、三维多级化花冠状氯化氧铋/溴化氧铋/氧化石墨烯异质结(3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO)和氯化氧铋/多孔钛磷灰石/海泡石(BiOCl/P-TiHA/Sep)复合材料,研究净化剂对乙醛、甲醛等气体污染物的吸附和净化效果及净化机理;在此基础之上,将BiOCl/P-TiHA/Sep制成液体喷剂或将复合材料加入到水性涂料中,研究了喷剂和涂料对醛类气体的净化作用。论文主要的研究内容和结论如下:(1)以多孔碳酸钙为模板,采用共沉淀法制备了高比表面积的球形氯化氧铋/多孔钛羟基磷灰石(BiOCl/P-TiHA)复合材料,采用XRD、SEM、EDS、FTIR、UV-Vis等技术对其结构和光吸收性能进行了研究,探讨了BiOCl/P-TiHA复合材料在可见光下对乙醛的催化降解性能、降解路径和反应机理。合成的BiOCl/P-TiHA与目标产物结构一致,当BiOCl和TiHA的摩尔比为5:1时,于光照120min条件下,BiOCl/P-TiHA对乙醛的催化降解效率可达89.6%,降解反应符合一级反应动力学。BiOCl/P-TiHA作为一种新型光催化剂,具有良好的吸附性能和光催化性能,在醛类环境污染物净化方面具有应用潜力。(2)在水热法制备的3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)中共掺杂GO,合成了具有优异可见光活性的3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO复合材料。合成的3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO异质结呈分级花冠状纳米级结构,具有大表面积和合适孔径的。在3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)中引入适量的GO片可以改善3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)的表面化学结构,增加表面活性位,加速电子传输,避免e~-和h~+重组,提升了光生电荷的氧化还原性能,进而提高了3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO对乙醛的吸附和降解能力。与纯3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)相比,掺杂GO的异质结在可见光照射下对乙醛更高效的降解能力;在室温下,3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO异质结对乙醛的降解效率在120min内可达到90.2%以上,表明GO和3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)之间存在协同作用。基于实验结果,提出了3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO异质结增强光催化活性的机理。(3)采用水浴法制备了具有良好吸附性和光催化活性的氯化氧铋/多孔钛磷灰石/海泡石(BiOCl/P-TiHA/Sep)复合材料,将其分散在水溶液中,制备成分散稳定性环境净化液体喷剂。研究了BiOCl/P-TiHA/Sep粉体在水溶液中的悬浮稳定性,寻找合适的喷剂配方;将液体喷剂反复喷涂于自制气体净化反应装置中,在模拟日光灯下测量对甲醛和硫化氢气体的净化效果,结果表明,BiOCl/P-TiHA/Sep喷剂对甲醛光降解率24h达到76%以上,对H_2S光降解率120min达到100%。(4)将BiOCl/P-TiHA、BiOCl/P-TiHA/Sep和3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO复合材料加入到水性涂料中,制成吸附-光催化型墙体涂料,在自制气体净化反应装置中测量对甲醛气体的吸附和净化效果,结果表明,当复合材料的添加量为7.5%时,涂料对甲醛气体具有较好的吸附和净化效果,表明BiOCl/P-TiHA、BiOCl/P-TiHA/Sep和3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO可以赋予涂料较好的净化作用。该研究为室内醛类等气体污染物提供了环境有好的新方法。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O643.36;O644.1;X51
【部分图文】：

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图 1-1 TiO2NTs 样品的 SEM 照片离子在晶格中不同位置对催化剂催化性能的影浸渍等方法制备了 Cu 掺杂的羟基磷灰石(Cu Cu-HAP 在 100～240°C 条件下催化甲醛氧化反中不同位置对催化活性的影响，如图 1-2 所示。 HAP 的形成和结构，同时使 HAP 的结晶程度，HAP 为 1g，离子交换温度为 40°C 条件富集了 Cu(II)簇，150°C 时催化甲醛氧化的效率了 80%左右。

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图 1-1 TiO2NTs 样品的 SEM 照片杂离子在晶格中不同位置对催化剂催化性能的影和浸渍等方法制备了 Cu 掺杂的羟基磷灰石(Cu究 Cu-HAP 在 100～240°C 条件下催化甲醛氧化格中不同位置对催化活性的影响，如图 1-2 所示了 HAP 的形成和结构，同时使 HAP 的结晶程M，HAP 为 1g，离子交换温度为 40°C 条件面富集了 Cu(II)簇，150°C 时催化甲醛氧化的效提高了 80%左右。

能谱图,元素含量,能谱图,样品

BiOCl/P-TiHA样品的能谱图及其元素含量

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