BiOCl基复合材料的合成、表征与处理有机污染物性能研究

发布时间：2017-09-04 23:30

  本文关键词：BiOCl基复合材料的合成、表征与处理有机污染物性能研究

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【摘要】：BiOCl半导体材料因具有特殊的层状结构、突出的光学和电学性质,受到广大科学工作者的关注,且广泛应用在制药、催化以及气体传感等领域。通过简单溶剂热方法合成了吸附剂BiOCl和Fe/BiOCl,采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)以及比表面积分析等技术表征样品的微观结构。结果表明BiOCl样品是由片状堆叠在一起形成具有较大比表面积的微球。Fe不仅作为Fe源参与反应,而且对BiOCl的形貌起到调控作用。制备的样品能很好的吸附阳离子染料,可在10 min内将吸附罗丹明B(RhB)吸附完全,但对阴离子染料甲基橙(MO)的吸附性能明显降低,这可能与BiOCl和Fe/BiOCl表面所带电荷有关。BiOCl和Fe/BiOCl的吸附等温线很好的与Langmuir等温线匹配。动力学模型研究表明实验数据符合准二级动力学方程为化学吸附过程。以高岭土为硅源、在氟碳表面活性剂的存在下合成了具有较高水热稳定性的介孔材料FCSBA-15,并以所合成的FCSBA-15为载体制备了类芬顿催化剂Fe/BiOCl-FCSBA-15,研究了其降解2-硝基苯酚的催化性能。结果表明,Fe是以Fe3+形式存在于花状BiOCl的表面。制备的类芬顿催化剂Fe/BiOCl-FCSBA-15对2-硝基苯酚表现出较好的催化性能,通过优化实验参数得出,当H202量=800mg/L、pH值=4、温度=60℃、Fe/Bi摩尔比=0.5、Bi/Si摩尔比=0.6时,催化剂Fe/BiOCl-FCSBA-15可在40 min内将2-硝基苯酚完全降解。以BiOCl为自牺牲模板,通过一种简单而快速的原位反应方法制备了Bi2O3/BiOCl异质结结构。在反应过程中,随着反应时间的增加,BiOCl样品的形貌逐渐从均匀的微球结构转变为Bi203棒状自组装的卫星状结构。制备的Bi2O3/BiOCl异质结样品在可见光下对甲基橙(MO)表现出良好的光催化活性,其催化性能分别是纯BiOCl和纯Bi203的1.2倍和2.5倍。瞬态光电流测试证明异质结催化剂催化性能提高的原因可能是由于异质结结构有利用光生电子-空穴的有效分离。论文以BiOCl半导体为基体,通过引入金属阳离子Fe3+、与基体FCSBA-15复合、原位生成异质结Bi2O3/BiOCl,制备了三种环境净化材料,这三种材料通过吸附、类芬顿反应以及光催化反应实现了对有机污染物的完全处理。此研究为构建新型环境净化材料提供新思路的同时,有望为拓宽BiOCl的应用领域提供理论支撑。
【关键词】：氯氧化铋 吸附 类芬顿 光催化
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O643.36
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-32
• 1.1 有机污染物概述12
• 1.2 有机污染物的处理方法12-20
• 1.2.1 吸附原理及应用12-15
• 1.2.2 芬顿反应15-17
• 1.2.3 光催化17-20
• 1.3 BiOCl材料20-24
• 1.3.1 BiOCl的晶体结构20-21
• 1.3.2 BiOCl的合成方法及形貌21-22
• 1.3.3 BiOCl的应用22-24
• 1.4 本论文选题依据及意义24-26
• 参考文献26-32
• 第二章 BiOCl、Fe/BiOCl吸附剂的合成、表征与吸附性能研究32-55
• 2.1 引言32
• 2.2 实验部分32-35
• 2.2.1 实验试剂与仪器32-33
• 2.2.2 实验步骤33-34
• 2.2.3 样品结构与性能表征34-35
• 2.3 结构表征与讨论35-42
• 2.3.1 物相分析35-36
• 2.3.2 形貌分析36-39
• 2.3.3 XPS分析39-40
• 2.3.4 孔性能分析40-41
• 2.3.5 Zeta电位41-42
• 2.4 吸附性能研究42-49
• 2.4.1 染料初始浓度的影响42-43
• 2.4.2 染料溶液温度的影响43
• 2.4.3 染料溶液pH的影响43-44
• 2.4.4 吸附等温线模型44-46
• 2.4.5 动力学研究46-49
• 2.5 小结49-50
• 参考文献50-55
• 第三章 高岭土制备SBA-15及类芬顿催化剂Fe/BiOCl-SBA-15的构建与催化性能研究55-81
• 3.1 引言55-56
• 3.2 实验部分56-59
• 3.2.1 实验试剂与仪器56-57
• 3.2.2 实验步骤57-58
• 3.2.3 样品结构与性能表征58-59
• 3.3 结构表征与讨论59-66
• 3.3.1 FCSBA-15结构性能分析59-62
• 3.3.2 Fe/BiOCl-FCSBA-15结构性能分析62-66
• 3.4 Fe/BiOCl-SBA-15纳米材料的催化性能研究66-74
• 3.4.1 催化性能测试66-72
• 3.4.2 催化机理研究72-74
• 3.5 小结74-75
• 参考文献75-81
• 第四章 Bi_2O_3/BiOCl异质结的原位构建及可见光催化活性增强机理研究81-100
• 4.1 引言81-82
• 4.2 实验部分82-84
• 4.2.1 实验试剂与仪器82
• 4.2.2 实验步骤82-83
• 4.2.3 样品结构与性能表征83-84
• 4.3 结构表征与讨论84-91
• 4.3.1 物相分析84-86
• 4.3.2 形貌分析86-87
• 4.3.3 XPS分析87-88
• 4.3.4 孔性能分析88-89
• 4.3.5 紫外漫反射分析89-91
• 4.4 催化性能和机理研究91-94
• 4.4.1 光催化性能测试91
• 4.4.2 瞬态光电流分析91-92
• 4.4.3 光催化机理研究92-94
• 4.5 小结94-95
• 参考文献95-100
• 攻读硕士期间发表论文情况100-101
• 致谢101

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本文编号：794491