铋基光催化剂离子液体自燃烧合成及其活性研究

发布时间：2019-11-10 20:24

【摘要】：随着经济的不断发展,城市化与工业化的不断扩大,环境污染问题日益严重。光催化作为一种绿色技术,具有成本低、环境友好、可持续使用等优点,在治理环境污染方面有着广阔的应用前景。然而,现在研究的光催化剂或为紫外光响应,或制备方法复杂、价格昂贵。因此,开发制备简单、廉价高效的可见光催化剂成为光催化领域研究中的重点和难点。首先,本文通过离子液体自燃烧法合成了一种具有表面氧空位的BiOCl纳米粉体光催化剂,并通过XRD、SEM、TEM、DRS等测试手段对催化剂进行了表征。结果表明,燃烧法制备的含有表面氧空位的BiOCl在可见光区有良好的吸收性能,这是由于表面氧空位的存在,降低了禁带宽度。经过十分钟的可见光照射,BiOCl-S对罗丹明B的降解率能够达到99.9%,一级反应动力学的反应速率常数为0.196 min-1。基于无定形Al_2O_3可转移光生电子的特性,原位燃烧合成了具有氧空位的BiOCl/Al_2O_3异质结。研究表明,Al_2O_3能有效转移BiOCl产生的光生电子,光生电子能结合分子氧生成超氧阴离子自由基。溶液燃烧法不仅在时间和能量方面有优势,而且能够确保前躯体在分子水平均匀地混合,这种情况下制备的异质结有更好的接触点,有利于电荷在异质结的两个化合物之中更好的转移。研究考察了BiOCl与Al_2O_3不同比例时对光催化活性的影响,结果表明BiOCl与Al_2O_3的比例为1:1时,样品可见光催化降解罗丹明B的活性最高。基于自由基捕获剂实验,提出了BiOCl/Al_2O_3异质结材料的光催化机理。本文还通过溶液燃烧法成功合成了BiVO_4纳米催化剂,并在常温下通过沉淀法制备出具有核壳结构的BiVO_4/Fe2O3异质结。通过降解罗丹明B和还原Cr6+,测试了样品的光催化性能,提出了异质结形成对能带位置的影响。
【图文】：

光催化反应装置图

与此同时，应该注意到 BiOCl-S 中(001)晶面的衍射峰与其他比有明显的增强，与 BiOCl-C 和标准 BiOCl 相比，BiOCl-S 中(101)衍射峰同样品中(001)与(101)衍射峰强度的比值如图 3-1b 所示，标准 BiOCl，BiOiOCl-C 分别为 0.677，1.310 和 0.714。这种现象表明 DLH 作为燃烧合成 B BiOCl-C 的燃料，能够诱导晶体沿着(001)晶面的方向生长。
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36

【参考文献】

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本文编号：2559016