新型BiOCl基复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

发布时间：2017-11-03 04:06

  本文关键词：新型BiOCl基复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

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【摘要】：随着人类社会的高速发展,环境污染日益严重,尤其是工业废水,已经对水资源造成严重污染。光催化技术是一种极具前景的技术,在废水处理领域内的应用逐渐成为当前研究热点。针对当前光催化领域存在的对太阳能利用率低,光催化效率低等关键问题,围绕开发环境友好型、光催化效率高的催化剂这个目标,本文探索了基于Bi OCl的复合半导体材料的设计与合成,研究不同的负载量对其光催化活性的影响以及Bi OCl基光催化剂在降解有机污染物方面的机理与应用。本文的主要研究内容如下:1.通过简单的水热法和溶剂热法合成了不同形貌的Bi OCl,通过XRD、SEM、BET、DRS手段对其进行了一系列的表征,并且比较了其光催化性能,结果表明二乙二醇合成的Bi OCl在可见光下照射50分钟,降解甲基橙的效率达到87.7%。Bi OCl光催化降解甲基橙溶液时,空穴和超氧阴离子自由基起主要作用。2.考虑到金属氧化物Ag_2O具有的优良性质,利用简单的原位化学沉淀法合成了Bi OCl/Ag_2O复合光催化剂,并且探讨了不同Ag_2O含量的Bi OCl/Ag_2O(2%、6%、10%)复合光催化剂光催化降解甲基橙溶液的活性,结果表明,Bi OCl/Ag_2O(6%)光催化降解效率最高,40分钟内达到98%。采用一系列的表征对催化剂进行了分析,推断出Bi OCl/Ag_2O复合光催化剂的光催化降解机理。3.以柠檬酸钠为碳源,用一步水热法合成碳量子点。由于碳量子点优良的特性,我们用一步溶剂热法合成了不同CQDs含量的复合光催化剂(1wt%,3wt%,5wt%)CQDs/Bi OCl,并考察了复合光催化剂的形貌、结构、吸收光性质以及光电性质等。光催化降解邻硝基苯酚,结果表明,3wt%CQDs/Bi OCl对2-NP的降解效果最好。这归功于CQDs是优良的电子载体,减小了电子-空穴的复合,提高Bi OCl的光催化降解效率。4.对Bi OCl的固定化进行了探索,选用粉煤灰漂珠为载体,添加不同的表面活性剂(PVP,SDS,CTAB)用一步溶剂热法合成了Bi OCl负载粉煤灰漂珠的复合光催化剂,考察了光催化降解甲基橙溶液的性能,结果表明,加入SDS的吸附效果最好,加入PVP的吸附效果其次;光催化降解,PVP/Bi OCl/FACS光催化降解效率最高,达到98%。针对PVP辅助合成的PVP/Bi OCl/FACS,光还原沉积贵金属Ag,由于Ag的存在,增大了光生电子-空穴对的分离效率,光催化效率进一步提高。
【关键词】：BiOCl BiOCl/Ag_2O PVP/BiOCl/FACS 碳量子点(CQDs) 粉煤灰漂珠(FACS) 光催化降解 甲基橙
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O643.36
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 绪论11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 半导体光催化的基本概况12-15
• 1.2.1 半导体光催化的基本理论12-13
• 1.2.2 半导体光催化的影响因素13-14
• 1.2.3 半导体光催化的改性方法14-15
• 1.3 卤氧化铋15-22
• 1.3.1 卤氧化铋的基本结构和组成15-18
• 1.3.2 BiOCl的光催化改性18-21
• 1.3.3 BiOCl光催化剂的固定化21-22
• 1.4 粉煤灰漂珠22-23
• 1.4.1 粉煤灰漂珠简介22
• 1.4.2 粉煤灰漂珠的资源化利用22-23
• 1.5 本文研究的思路和主要内容23-25
• 第二章 不同形貌BiOCl的制备及其光催化性能研究25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 实验药品25-26
• 2.2.2 实验仪器26-27
• 2.3 催化剂的合成27
• 2.4 催化剂的表征27
• 2.5 光催化降解实验27-28
• 2.6 结果与讨论28-34
• 2.6.1 物相分析28-29
• 2.6.2 催化剂的形貌分析29-30
• 2.6.3 紫外漫反射分析30-31
• 2.6.4 光催化性能31
• 2.6.5 比表面积(BET)分析31-32
• 2.6.6 光催化机理分析32-33
• 2.6.7 BiOCl光催化剂的稳定性33-34
• 2.7 本章小结34-35
• 第三章 BiOCl/Ag_2O复合光催化剂的制备及性能研究35-50
• 3.1 引言35-36
• 3.2 实验36-37
• 3.2.1 实验试剂36-37
• 3.2.2 实验仪器37
• 3.3 催化剂的合成37
• 3.4 催化剂的表征37-38
• 3.5 电化学性能测试38
• 3.6 光催化性能测试38
• 3.7 结果与讨论38-49
• 3.7.1 XRD分析38-39
• 3.7.2 SEM和TEM分析39-40
• 3.7.3 XPS分析40-41
• 3.7.4 EDS分析41-42
• 3.7.5 紫外-可见漫反射分析42-43
• 3.7.6 光催化降解性能及其动力学的分析43-44
• 3.7.7 光催化反应后分析44-45
• 3.7.8 光电性能分析45-46
• 3.7.9 荧光光谱46-47
• 3.7.10 EPR分析47
• 3.7.11 光催化机理研究47-49
• 3.8 本章小结49-50
• 第四章 碳量子点(CQDs)对BiOCl的修饰改性研究50-65
• 4.1 引言50-51
• 4.2 实验部分51-52
• 4.2.1 实验药品51
• 4.2.2 实验仪器51-52
• 4.3 催化剂的制备52
• 4.4 样品的表征52
• 4.5 电化学测试52
• 4.6 光催化实验52-53
• 4.7 结果与讨论53-64
• 4.7.1 碳量子点的微观结构表征及其分析53-54
• 4.7.2 碳量子点荧光光谱分析54-55
• 4.7.3 CQDs/BiOCl的X射线衍射分析55-56
• 4.7.4 XPS分析56-57
• 4.7.5 扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析57-58
• 4.7.6 能谱（EDS）分析58-59
• 4.7.7 紫外漫反射分析59-60
• 4.7.8 光电流分析60-61
• 4.7.9 交流-阻抗分析61-62
• 4.7.10 光催化降解分析62
• 4.7.11 光催化机理分析62-64
• 4.8 本章小结64-65
• 第五章 BiOCl负载粉煤灰漂珠的制备及其光催化性能研究65-77
• 5.1 引言65-66
• 5.2 实验66
• 5.2.1 实验试剂66
• 5.2.2 实验仪器66
• 5.3 催化剂的制备66-67
• 5.4 光催化活性测试67-68
• 5.5 催化材料的表征68
• 5.6 结果与讨论68-76
• 5.6.1 不同表面活性剂的BiOCl/FACS的XRD分析68
• 5.6.2 不同表面活性剂的BiOCl/FACS光催化降解68-69
• 5.6.3 样品的物相分析与结构表征69-70
• 5.6.4 紫外漫反射分析70-71
• 5.6.5 SEM分析71-73
• 5.6.6 EDS分析73
• 5.6.7 XPS分析73-74
• 5.6.8 比表面积（BET）分析74-75
• 5.6.9 光催化性能分析75-76
• 5.7 本章小结76-77
• 第六章 总结77-78
• 参考文献78-87
• 攻读硕士期间获得研究成果87-88
• 致谢88-89

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4 徐W，

本文编号：1134541