磁性铁酸铋复合材料的制备及其可见光催化性能研究

发布时间：2016-11-25 11:30

  本文关键词：磁性铁酸铋复合材料的制备及其可见光催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《南京理工大学》 2013年

磁性铁酸铋复合材料的制备及其可见光催化性能研究

宋春艳  

【摘要】：铁酸铋晶相主要包括钙钛矿相和软铋矿相,其较窄的带隙能使得铁酸铋在可见光催化领域有着较广泛的应用。然而较大的催化剂投加量及较低的光量子效率阻碍了铁酸铋催化剂在可见光催化处理废水领域的应用,提高其光催化活性尚需研究。 本课题通过简单易控的水热法成功制备出一种磁性易分离可见光催化剂Bi25FeO40-石墨烯。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、BET比表面积、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)及磁性测试(VSM)等手段进行表征分析。XRD表征结果表明,高碱度条件下Bi25FeO40晶体的出现是由于石墨烯的加入,同等水热条件下不掺杂石墨烯时制备出的则是BiFeO3。该催化剂制备过程一步完成氧化石墨的还原及铁酸铋与石墨烯的复合,Raman和XPS表征结果可证明这一现象。Bi25FeO40-石墨烯复合材料中Bi25FeO40相对单纯BiFeO3粒子尺寸减小,比表面积增大,磁性增强。 Bi25FeO40-石墨烯光催化降解甲基紫(Methyl Violet,简称MV)的实验结果表明,Bi25FeO40-石墨烯复合材料的光催化活性相对于单纯铁酸铋(BiFeO3,Bi25FeO40)有了较大的提高。EIS及光生电流响应测试分析结果表明,光催化活性提高一是由于石墨烯的复合导致吸附性能的提高；另一方面是由于石墨烯与Bi25FeO40较好的协同效应,有效抑制了Bi25FeO40内部光生电子-空穴对的复合。Bi25FeO40与石墨烯可见光催化降解MV的过程符合Langmuir-Hinshewood(简称L-H)模型,受表面反应步骤控制。 利用混合-加热焙烧法制备新型Bi25FeO40-石墨相氮化碳(简称Bi25FeO40-CN)可见光催化剂,并对其进行XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS及VSM的表征。Bi25FeO40-CN降解亚甲基蓝(Methylene Blue,简称MB)的结果表明,Bi25FeO40-CN复合材料可见光催化MB的效率远高于Bi25FeO40,这主要是由于Bi25FeO40与CN具有较好的协同效应,同时CN的加入可使Bi25FeO40-CN复合材料的带隙能减小。此外,Bi25FeO40-CN复合光催化材料展现出超顺磁性,可通过磁选分离并回收。Bi25FeO40-CN可见光催化降解MB的过程亦符合L-H模型,遵循吸附占主导作用的反应机理。

【关键词】：
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O643.36
【目录】：

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