卤氧化铋复合光催化纸的制备与性能研究
发布时间：2021-07-19 19:37
我们赖以生存的自然环境严重受到环境污染及能源问题的影响,光催化降解目标污染物技术是新型高效的环境污染降解和控制手段。光催化技术可利用太阳光将水体和空气中有害污染物降解为水、二氧化碳等无机物,环境友好且无二次污染。近年研究发现,卤氧化铋（BiOX,X=Cl、Br、I）半导体材料因自身独特电子结构和良好的可见光响应范围在光催化降解污染物方面表现出极大潜力。本文采用原位合成法通过改变原料加入浓度将BiOX在纸浆纤维（PFs）上沉积,结果表明五水合硝酸铋加入浓度为0.0045 mol/L时,光催化纸甲醛去除率最优,BiOBr/PFs、BiOI/PFs及BiOCl/PFs光催化纸甲醛去除率分别为74.8%、75.3%和60.8%,BiOBr/PFs、BiOI/PFs比BiOCl/PFs光催化纸具有更好的光催化活性,但存在BiOX单一组分光生电子和空穴易复合,稳定性差等问题,后续研究以BiOX为基础,构建具有高催化活性和良好光循环稳定性的BiOX复合光催化纸材料。采用相同制备方法,改变BiOBr与BiOI合成比例,制备BiOI/BiOBr/PFs复合光催化纸,在可见光4 h照射下,利用甲醛污染物去...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２纤维素纤维分子结构式??纤维素纤维的主要作用为物理吸附和化学吸附
吸收能量跃迁至导带同时价带缺失电子后在原有位置形成相疢??数Ｈ的空穴｜２２１。光生电子－空穴对彼此分离向半导体表面迁移１２３１，在光生载流子迁移的??过程中及迁移表面后都会发屯体内复合，之后发生光催化氧化反应｜２４１。??具体的光催化反应如图所示，大致可分为三个部分｜２５，２６＇２７１。??°２?＾ｅＣＢ－?ｅ－?ｅＣＢｅ－?ｅ￣??ｕｆ?ｅ＋ｈ＋??ｅ＋ｈ＊?＾?Ａ?体内复合??表面釔合＾＾?ｆ??、丨?（?＾ＯＨ－??ｈ＋?ｈ＋?ｈ＋?ｈ＋?ｒ??＾ｈＶＢ＾?０１１??图１－３半导体光催化机理图｜２８ｉ??（１）光致激发：半导体光催化剂在可见光照射下，当半导体受到光线中能最高十??带隙能时，价带上电子被激发跃迁到导带与此同时价带电子跃迁的位置产牛．相砬数丨丨的??空穴。??（２）光生电子－空穴对的迁移及复合：光生电子－空穴对在内部电场作用下分离扩散??到半导体表面，迁移表面过程中部分光生电了和空穴会发生从合，而转移到外表而的部??分光生电子和空穴也会不同程度的发生复合。??（３?）表面光催化氧化反应：未发生夂合的表面光卞电了？和空穴在ｔ．导休表Ｉｆｆ丨进行??光催化氧化反应，空穴具有较强的氧化能力，可自身氣化污染物丈现降解丨Ｉ的，也可将??表面的Ｈ２０和ＯＨ？氧化为超氧自由基继续分解污染物。屯Ｔ＇拥有较强的还原能力与ｆ？导??－３?－??
不能单独作为催化剂，卤化银单－结构??在光照下不稳定容易发生光腐蚀生成Ａｇ纳米颗粒，随着光照时间增加ＡｇＸ表面会沉枳??大量的Ａｇ纳米颗粒，导致ＡｇＸ材料具有较低的光催化活性｜４３１。研宄人员发现在可见??光Ｆ?Ａｇ３丨可短时间内高效降解亚甲基蓝、中基橙等液体污染物，但后续循环实验中??Ａｇ３Ｐ０４不具有良好的光催化稳定性，Ａｇ３Ｐ０４纳米颗粒光照下发生光腐蚀，部分Ａｇ３Ｐ０４??纳米颗粒被还原成Ａｇ单质，致使光催化性能下降１４４１。??？?ＣＩ＆Ｂｒ?？??（ａ）?（ｂ）??图１－５?（ａ）氣化银和漠化银（ｂ）碘化银品型结构Ｈｉ｜??近年来国内外研究人员围绕复合光催化剂的制备方法和污染物的降解．方Ｉｆｌ丨展开了大??量的研究，研究表明在半导体表面沉积ＡｇＸ纳米颗粒形成诗质结，可々效改善ＡｇＸ纳??米颗粒的光稳定性［４５］。Ｈｅ?丫等［４６］将ＡｇＢｒ负载在ＺＩＦ－８表面，研究发现ＡｇＢｒ负载的材??料的比表１１１丨枳增大，ＡｇＢｒ／ＺＩＦ－８对ＭＢ的降解效采是ＡｇＢｒ的３．６倍，光催化效果得到??明显的提升Ｈ有较好稳定性。Ｗｅｎ?Ｘ等１４７１制备ＡｇＩ／Ｂｉ４Ｖ２Ｏｎ纳米异质结Ｕ合光催化剂，??复合后光催化剂协Ｎ作用光催化ｎ能均比单一的材料好，并Ｈ．材料Ｋ有良好的稳定性，??循环几次后仍然保持较高的活性。Ｚｈａｎｇ?Ｚ等１４Ｘ１制备了?ＺｎＷ０４／Ａｇ３Ｐ０４?ｐ－ｎ型Ｕ合光催??化剂，实验表明复合光催化材料的性能较为突出，在可见光３５?ｍｉｎ内使丨丨标产物降解??９９．５％，复合材料的光催化性能得到提高。Ｂｉ?Ｙ等１４９１通过绿色的合成方法制备??ＡｇＸ／Ａｇ３Ｐ０４壳核异质结结构，实验发现与纯净的Ａｇ３Ｐ０４单体
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧空位对Bi2MoO6的关键作用:促进可见光光催化活性和反应机理（英文）[J]. 孙艳娟,王红,邢倩,崔雯,李解元,吴素娟,孙立东. 催化学报. 2019(05)
[2]Lactic Acid Assisted Solvothermal Synthesis of BiOClxI1-x Solid Solutions as Excellent Visible Light Photocatalysts[J]. DUAN Chenglin,SONG Jinling,WANG Baoying,LI Lun,WANG Ruifen,ZHANG Bangwen. Chemical Research in Chinese Universities. 2019(02)
[3]Ag/AgBr光催化性能研究实验设计[J]. 匙玉华,杨广武,郭文跃. 实验技术与管理. 2018(07)
[4]纳米MnOx负载纸的制备及其甲醛去除性能的研究[J]. 王萍,辛昕,周万鹏,安显慧,钱学仁. 中国造纸. 2018(07)
[5]硫化镉@聚苯胺/纤维素纤维的光催化活性[J]. 于木丹,钱学仁,周万鹏. 林产化学与工业. 2018(03)
[6]用于室内甲醛降解的TiO2光催化材料研究进展[J]. 陈昌兵,陈勇,刘欣伟,张文通. 自动化与仪器仪表. 2016(04)
[7]BiOBr/BiOI-FACs催化剂的组装与光催化性能[J]. 林立,袁点,邓怡玄,桂训政,王丽丽. 硅酸盐通报. 2015(12)
[8]Ag3PO4/BiOBr光催化剂的制备与可见光活性研究[J]. 谭侨,朱玮,魏琪,林志奎,聂龙辉. 广东化工. 2015(19)
[9]室内装修甲醛的来源与防治[J]. 李高卿. 现代装饰(理论). 2013(03)
[10]AgI/BiOI异质结催化剂的制备及其可见光催化降解酸性橙Ⅱ的性能研究[J]. 张琼,陈卓华,徐作成,朱林飞,廖唯辰,杨婧羚,何春. 中山大学学报(自然科学版). 2012(06)
博士论文
[1]新型金属基光催化剂的可控制备及性能研究[D]. 刘璐璐.吉林大学 2019
[2]半导体界面调控增强光催化性能[D]. 高歌.中国科学技术大学 2019
[3]基于二维超薄卤氧化铋的可见光催化降解水中氯酚的研究[D]. 王俏.哈尔滨工业大学 2019
[4]卤氧化铋层状材料的液相激光技术改性及其催化应用[D]. 袁青林.中国科学技术大学 2019
[5]高效BiOX（X=Cl,Br）基光催化材料的设计合成及其光催化性能研究[D]. 李恺.中国地质大学 2019
[6]导电聚合物/纤维索纤维复合材料性能改善及功能化研究[D]. 毛慧.东北林业大学 2017
[7]BiOI光催化剂的稳定性及BiOBr（Cl）性能强化研究[D]. 朵芳芳.太原理工大学 2016
[8]卤氧化铋BiOX（X=Cl,Br,I）光催化剂的合成、表征与性质研究[D]. 王艳.太原理工大学 2013
硕士论文
[1]纤维素基柔性锌离子电池复合电极的制备及性能研究[D]. 马跃.东华理工大学 2019
[2]卤氧化铋异质结纳米材料的制备及其可见光催化性能研究[D]. 李伦.内蒙古科技大学 2019
[3]碘氧化铋复合光催化抗菌材料的制备及其性能研究[D]. 王倩.江苏大学 2019
[4]卤氧化铋系改性材料的制备及其光催化性能研究[D]. 陈羽冲.安徽理工大学 2019
[5]蔗渣纤维素/蒙脱石复合球吸附剂的制备及对染料的吸附[D]. 谢华磊.广西大学 2019
[6]碳纳米管-纤维素复合材料的构建及性能表征[D]. 冯晓.广西大学 2019
[7]钒酸铋/卤化银复合材料的制备及其光催化性能研究[D]. 姚航.昌吉学院 2019
[8]卤氧化铋及其复合物的制备和光催化性能研究[D]. 徐娟娟.安徽建筑大学 2019
[9]碘氧化铋的改性及其可见光催化性能的研究[D]. 谢鑫.郑州大学 2019
[10]纳米纤维为载体纳米二氧化钛催化降解甲醛的研究[D]. 刘灵娜.上海师范大学 2019
本文编号：3291297
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２纤维素纤维分子结构式??纤维素纤维的主要作用为物理吸附和化学吸附
吸收能量跃迁至导带同时价带缺失电子后在原有位置形成相疢??数Ｈ的空穴｜２２１。光生电子－空穴对彼此分离向半导体表面迁移１２３１，在光生载流子迁移的??过程中及迁移表面后都会发屯体内复合，之后发生光催化氧化反应｜２４１。??具体的光催化反应如图所示，大致可分为三个部分｜２５，２６＇２７１。??°２?＾ｅＣＢ－?ｅ－?ｅＣＢｅ－?ｅ￣??ｕｆ?ｅ＋ｈ＋??ｅ＋ｈ＊?＾?Ａ?体内复合??表面釔合＾＾?ｆ??、丨?（?＾ＯＨ－??ｈ＋?ｈ＋?ｈ＋?ｈ＋?ｒ??＾ｈＶＢ＾?０１１??图１－３半导体光催化机理图｜２８ｉ??（１）光致激发：半导体光催化剂在可见光照射下，当半导体受到光线中能最高十??带隙能时，价带上电子被激发跃迁到导带与此同时价带电子跃迁的位置产牛．相砬数丨丨的??空穴。??（２）光生电子－空穴对的迁移及复合：光生电子－空穴对在内部电场作用下分离扩散??到半导体表面，迁移表面过程中部分光生电了和空穴会发生从合，而转移到外表而的部??分光生电子和空穴也会不同程度的发生复合。??（３?）表面光催化氧化反应：未发生夂合的表面光卞电了？和空穴在ｔ．导休表Ｉｆｆ丨进行??光催化氧化反应，空穴具有较强的氧化能力，可自身氣化污染物丈现降解丨Ｉ的，也可将??表面的Ｈ２０和ＯＨ？氧化为超氧自由基继续分解污染物。屯Ｔ＇拥有较强的还原能力与ｆ？导??－３?－??
不能单独作为催化剂，卤化银单－结构??在光照下不稳定容易发生光腐蚀生成Ａｇ纳米颗粒，随着光照时间增加ＡｇＸ表面会沉枳??大量的Ａｇ纳米颗粒，导致ＡｇＸ材料具有较低的光催化活性｜４３１。研宄人员发现在可见??光Ｆ?Ａｇ３丨可短时间内高效降解亚甲基蓝、中基橙等液体污染物，但后续循环实验中??Ａｇ３Ｐ０４不具有良好的光催化稳定性，Ａｇ３Ｐ０４纳米颗粒光照下发生光腐蚀，部分Ａｇ３Ｐ０４??纳米颗粒被还原成Ａｇ单质，致使光催化性能下降１４４１。??？?ＣＩ＆Ｂｒ?？??（ａ）?（ｂ）??图１－５?（ａ）氣化银和漠化银（ｂ）碘化银品型结构Ｈｉ｜??近年来国内外研究人员围绕复合光催化剂的制备方法和污染物的降解．方Ｉｆｌ丨展开了大??量的研究，研究表明在半导体表面沉积ＡｇＸ纳米颗粒形成诗质结，可々效改善ＡｇＸ纳??米颗粒的光稳定性［４５］。Ｈｅ?丫等［４６］将ＡｇＢｒ负载在ＺＩＦ－８表面，研究发现ＡｇＢｒ负载的材??料的比表１１１丨枳增大，ＡｇＢｒ／ＺＩＦ－８对ＭＢ的降解效采是ＡｇＢｒ的３．６倍，光催化效果得到??明显的提升Ｈ有较好稳定性。Ｗｅｎ?Ｘ等１４７１制备ＡｇＩ／Ｂｉ４Ｖ２Ｏｎ纳米异质结Ｕ合光催化剂，??复合后光催化剂协Ｎ作用光催化ｎ能均比单一的材料好，并Ｈ．材料Ｋ有良好的稳定性，??循环几次后仍然保持较高的活性。Ｚｈａｎｇ?Ｚ等１４Ｘ１制备了?ＺｎＷ０４／Ａｇ３Ｐ０４?ｐ－ｎ型Ｕ合光催??化剂，实验表明复合光催化材料的性能较为突出，在可见光３５?ｍｉｎ内使丨丨标产物降解??９９．５％，复合材料的光催化性能得到提高。Ｂｉ?Ｙ等１４９１通过绿色的合成方法制备??ＡｇＸ／Ａｇ３Ｐ０４壳核异质结结构，实验发现与纯净的Ａｇ３Ｐ０４单体
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧空位对Bi2MoO6的关键作用:促进可见光光催化活性和反应机理（英文）[J]. 孙艳娟,王红,邢倩,崔雯,李解元,吴素娟,孙立东. 催化学报. 2019(05)
[2]Lactic Acid Assisted Solvothermal Synthesis of BiOClxI1-x Solid Solutions as Excellent Visible Light Photocatalysts[J]. DUAN Chenglin,SONG Jinling,WANG Baoying,LI Lun,WANG Ruifen,ZHANG Bangwen. Chemical Research in Chinese Universities. 2019(02)
[3]Ag/AgBr光催化性能研究实验设计[J]. 匙玉华,杨广武,郭文跃. 实验技术与管理. 2018(07)
[4]纳米MnOx负载纸的制备及其甲醛去除性能的研究[J]. 王萍,辛昕,周万鹏,安显慧,钱学仁. 中国造纸. 2018(07)
[5]硫化镉@聚苯胺/纤维素纤维的光催化活性[J]. 于木丹,钱学仁,周万鹏. 林产化学与工业. 2018(03)
[6]用于室内甲醛降解的TiO2光催化材料研究进展[J]. 陈昌兵,陈勇,刘欣伟,张文通. 自动化与仪器仪表. 2016(04)
[7]BiOBr/BiOI-FACs催化剂的组装与光催化性能[J]. 林立,袁点,邓怡玄,桂训政,王丽丽. 硅酸盐通报. 2015(12)
[8]Ag3PO4/BiOBr光催化剂的制备与可见光活性研究[J]. 谭侨,朱玮,魏琪,林志奎,聂龙辉. 广东化工. 2015(19)
[9]室内装修甲醛的来源与防治[J]. 李高卿. 现代装饰(理论). 2013(03)
[10]AgI/BiOI异质结催化剂的制备及其可见光催化降解酸性橙Ⅱ的性能研究[J]. 张琼,陈卓华,徐作成,朱林飞,廖唯辰,杨婧羚,何春. 中山大学学报(自然科学版). 2012(06)
博士论文
[1]新型金属基光催化剂的可控制备及性能研究[D]. 刘璐璐.吉林大学 2019
[2]半导体界面调控增强光催化性能[D]. 高歌.中国科学技术大学 2019
[3]基于二维超薄卤氧化铋的可见光催化降解水中氯酚的研究[D]. 王俏.哈尔滨工业大学 2019
[4]卤氧化铋层状材料的液相激光技术改性及其催化应用[D]. 袁青林.中国科学技术大学 2019
[5]高效BiOX（X=Cl,Br）基光催化材料的设计合成及其光催化性能研究[D]. 李恺.中国地质大学 2019
[6]导电聚合物/纤维索纤维复合材料性能改善及功能化研究[D]. 毛慧.东北林业大学 2017
[7]BiOI光催化剂的稳定性及BiOBr（Cl）性能强化研究[D]. 朵芳芳.太原理工大学 2016
[8]卤氧化铋BiOX（X=Cl,Br,I）光催化剂的合成、表征与性质研究[D]. 王艳.太原理工大学 2013
硕士论文
[1]纤维素基柔性锌离子电池复合电极的制备及性能研究[D]. 马跃.东华理工大学 2019
[2]卤氧化铋异质结纳米材料的制备及其可见光催化性能研究[D]. 李伦.内蒙古科技大学 2019
[3]碘氧化铋复合光催化抗菌材料的制备及其性能研究[D]. 王倩.江苏大学 2019
[4]卤氧化铋系改性材料的制备及其光催化性能研究[D]. 陈羽冲.安徽理工大学 2019
[5]蔗渣纤维素/蒙脱石复合球吸附剂的制备及对染料的吸附[D]. 谢华磊.广西大学 2019
[6]碳纳米管-纤维素复合材料的构建及性能表征[D]. 冯晓.广西大学 2019
[7]钒酸铋/卤化银复合材料的制备及其光催化性能研究[D]. 姚航.昌吉学院 2019
[8]卤氧化铋及其复合物的制备和光催化性能研究[D]. 徐娟娟.安徽建筑大学 2019
[9]碘氧化铋的改性及其可见光催化性能的研究[D]. 谢鑫.郑州大学 2019
[10]纳米纤维为载体纳米二氧化钛催化降解甲醛的研究[D]. 刘灵娜.上海师范大学 2019
本文编号：3291297
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