【摘要】：半导体光催化技术,以清洁能源太阳能激发光催化反应降解环境污染物,降解率高且无二次污染,是一种处理废水的环境友好型技术,现已成为工业应用和实验室的研究趋向。宽禁带半导体ZnO,可受紫外光激发产生活性物种氧化降解有机污染物,其禁带宽度与Ti02接近,具有较大的激子束缚能,且价格低廉,对紫外光的响应更强等优势,作为半导体光催化剂已成为该领域的研究重点。然而较宽的带隙限制了光吸收性能,近年来,人们逐渐研发出更多具有可见光响应的光催化剂,窄禁带宽度半导体Bi2O3及其改性物即是此中很受欢迎且具有应用前景的光催化剂。Bi2O3可受可见光激发发生光生电子跃迁发生氧化还原等反应去除污染物。作为氧化铋系非化学计量相Bi2O2.33,其诸多物理化学性质被研究,但其光吸收性能和光催化活性尚未明确。基于以上讨论内容,本文主要开展了以下研究工作：(1)运用超(亚)临界水热合成法制备纳米ZnO,考察了反应温度、反应压力、反应物碱的浓度和种类对纳米ZnO尺寸及形貌的影响,探讨了ZnO晶体的生长机制。选取不同形貌的纳米ZnO为光催化剂,在紫外光的激发下降解RhB,考察纳米ZnO的光催化活性,并考察光催化反应的过程参数对RhB光降解率的影响。实验表明,比表面积和孔容最大、禁带宽度相对窄的纳米ZnO的光催化活性最高,6 h后的光降解率可达到99.97%,其反应动力学常数是直接光解的24倍。(2)运用共沉淀法制备Bi2O3微粒,添加表面活性剂制备形貌不同的Bi2O3微粒,对Bi2O3进行掺杂贵金属Ag改性并改变Ag的掺杂量,并以模拟太阳光为光源降解RhB考察其光催化活性。实验表明,表面活性剂SDS使Bi2O3微粒呈类球形,其禁带宽度最小且光催化活性最高,150 min之后RhB的光降解率为85.60%,反应动力学常数是直接光解的14.45倍。掺杂量3%的Ag-Bi203的光催化活性最高,120mm之后RhB的光降解率达到95.02％,反应动力学常数是直接光解的48.77倍,是纯Bi2O3的2.78倍。(3)制备并改性了Bi2O2.33微粒,掺杂Ag并改变掺杂量,并首次以Bi2O2.33为光催化剂,以模拟太阳光为光源降解R.hB,考察其光催化活性。实验表明,Ag掺杂量为6%的催化剂光降解率达到93.54%,其反应动力学常数是直接光解的26.5倍,是纯Bi2O2.33的2.7倍。经EPR检测发现光照条件下的氧化活性物质为O2和·OH自由基。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【参考文献】
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