氯氧铋基复合可见光催化剂的制备、表征及性能研究

发布时间：2017-12-10 05:24

  本文关键词：氯氧铋基复合可见光催化剂的制备、表征及性能研究

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【摘要】：近些年来,环境问题逐渐成为关注的热点,污染物的降解处理也备受关注。光催化技术以其反应条件温和、可将污染物降解为CO_2和H_2O等小分子以及无二次污染等特点,成为最有发展前景的一种环保技术。光催化技术是基于光催化剂在可见光的照射下对环境中的有机污染物进行降解的。BiOX(X=Cl,Br,I)具有独特的层状结构、光学性质、电子特性以及很好的光催化活性和稳定性,其中BiOCl更是表现出了较好的催化效率,是一种很有潜力的光催化材料。然而,BiOCl禁带宽度较大(≈3.5 eV),只能吸收波长小于410 nm的紫外光,太阳能利用率较低。因此,本论文对BiOCl进行了不同方法改性以拓宽其可见光响应范围,具体内容如下:(1)BiOCl_xI_y固溶体催化剂的研究。以Bi(NO_3)3·5H_2O为主要原料,通过水解法、溶剂热法、超声波快速合成法制备了一系列BiOCl_xI_y固溶体催化剂,并对制备的样品利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射光谱仪(UV-vis DRS)、比表面分析仪(BET-BJH)等进行表征分析和暗吸附-光催化活性的测试。实验结果表明:相对于单一的BiOCl而言,BiOCl_xI_y固溶体催化剂不仅对有机染料具有较好的暗吸附性能,而且还具有较好的光催化性能。其中,BiOCl3I1样品无论是暗吸附性能还是光催化性能都达到最优。此外,针对吸附与光催化之间的联系进行了探讨。(2)异质结构NiO/BiOCl复合光催化剂的研究。采用水解法制备一系列不同摩尔比的NiO/BiOCl复合光催化剂。其中,摩尔比为0.6:1的NiO/BiOCl光催化剂的光催化降解有机染料的活性最好。通过表征手段以及光催化性能测试对其光催化机理和光解产物进行了探索。结果表明:异质结构的生成,使得NiO/BiOCl复合光催化剂不仅拓宽了对光的响应范围,而且可以更有效地利用已经吸收的光能。(3)等离子体光催化剂Ag/BiOCl的研究。通过光照沉积法,使纳米银颗粒负载到宽禁带的BiOCl光催化剂上,利用纳米Ag的等离子体表面效应,使其在可见光光区响应。通过表征手段对其晶相结构、形貌、光吸收性能进行了研究。结果表明,催化剂中的银是以金属态的形式存在,其粒径大约为5 nm,并且在载体表面的分散性良好;催化剂在可见光区大约500 nm处有明显的银纳米粒子的表面等离子体共振吸收峰。光催化降解甲基橙结果表明:所合成的Ag/BiOCl具有良好的可见光光催化活性。(4)对以上三种光催化剂可能的光催化降解机理以及光解产物进行了探讨,此外,对其进行了实际污水处理以及光电转换性能的初步探索。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36

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本文编号：1273305