基于BiO 2-x 的复合半导体光催化剂的制备及其光催化降解性能研究

发布时间：2022-02-16 07:02

　　基于太阳能的半导体光催化技术兼具解决了能源短缺和环境污染两大问题,由于其环境友好型和资源节约型等优点,已经成为了能源转换和环境治理等领域的研究热点。伴随着工业大规模的扩张导致含多环芳烃类和酚类等可生化性差的难降解有机物工业废水排放日益增加,高级氧化技术是目前最流行的工业废水深度处理技术,其反应产生的强氧化性自由基可将难降解有机污染物直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性以便于传统处理。光催化氧化法以太阳光为启动能源,依靠工业中易制得的催化剂发生光催化反应来降解有机物,相比其它的高级氧化法其具有环保、高效和廉价等优点而有望在未来得到广泛应用。因此,寻找低成本高效率的光催化剂或通过改性来提高催化剂的活性是目前光催化技术的研究重点。本文以富含氧空位的BiO2-x光催化剂为基础,通过W离子掺杂和还原氧化石墨烯（RGO）气凝胶的复合来提高其催化性能及循环利用性。具体研究内容如下:（1）采用水热法制备不同比例的WBO复合材料光催化剂,使用XRD,UV-Vis DRS,SEM,TEM,PL和XPS等手段对样品进行了表征分析,在模拟太阳光下进行了对硝基苯酚的光降解性能测试,结果表明1%WBO复合材料具... 

【文章来源】：西北师范大学甘肃省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 水体中的难降解有机污染物
        1.2.1 多环芳烃类污染物
        1.2.2 酞酸酯类污染物
        1.2.3 酚类污染物
    1.3 高级氧化技术
        1.3.1 Fenton法和类Fenton法
        1.3.2 臭氧氧化法
        1.3.3 湿式氧化法和湿式催化氧化法
        1.3.4 光化学氧化法和光催化氧化法
    1.4 半导体光催化技术
        1.4.1 光催化技术发展历程
        1.4.2 光催化技术原理
        1.4.3 光催化降解原理
        1.4.4 半导体光催化剂的改性
    1.5 Bi基半导体光催化材料
        1.5.1 Bi基氧化物和硫化物
        1.5.2 Bi基多组分氧化物
        1.5.3 Bi基卤氧化物
    1.6 石墨烯基材料概述
        1.6.1 石墨烯简介
        1.6.2 氧化石墨烯
        1.6.3 还原氧化石墨烯气凝胶
    1.7 论文选题思路、主要内容及研究意义
        1.7.1 选题思路
        1.7.2 主要内容
        1.7.3 研究意义
第二章 实验部分
    2.1 实验所用仪器及试剂
        2.1.1 实验所用主要仪器
        2.1.2 实验所用主要试剂
    2.2 表征方法
        2.2.1 X射线粉末衍射(XRD)测试
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)测试
        2.2.3 透射电子显微镜(TEM)测试
        2.2.4 紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)测试
        2.2.5 光致荧光光谱(PL)测试
        2.2.6 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)测试
        2.2.7 X射线光电子能谱(XPS)测试
    2.3 光催化性能测试
        2.3.1 光催化降解有机污染物
        2.3.2 循环测试实验
        2.3.3 反应过程中活性物种测试
第三章 W掺杂BiO_(2-x)复合材料的制备及其光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 催化剂的制备
    3.3 复合材料的表征与分析
        3.3.1 X射线粉末衍射(XRD)分析
        3.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
        3.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析
        3.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
        3.3.5 紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)分析
        3.3.6 光致荧光光谱(PL)分析
    3.4 光催化性能测试
        3.4.1 光催化降解对硝基苯酚性能测试
        3.4.2 光催化剂的循环稳定性测试
        3.4.3 反应过程中活性物种测试
    3.5 光催化反应机理推断
    3.6 本章小结
第四章 BiO_(2-x)/RGO气凝胶的合成及其光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 催化剂的制备
    4.3 复合材料的表征与分析
        4.3.1 X射线粉末衍射(XRD)分析
        4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
        4.3.3 能量色散X射线荧光光谱(EDX)分析
        4.3.4 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析
        4.3.5 紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)分析
        4.3.6 光致荧光光谱(PL)分析
    4.4 光催化性能测试
        4.4.1 光催化降解对硝基苯酚性能测试
        4.4.2 光催化剂的循环稳定性测试
        4.4.3 反应过程中活性物种测试
    4.5 光催化反应机理推断
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
硕士研究生期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]苯酚的危害及应对策略[J]. 盛怡.  化工管理. 2019(14)
[2]氧空位缺陷对光催化活性的影响及其机制[J]. 郝亮,张慧娜,闫建成,程丽君,关苏军,鲁云.  天津科技大学学报. 2018(05)
[3]臭氧氧化技术及其在水处理领域的发展[J]. 黄磊,唐琪玮,黄思远,姚迎迎.  净水技术. 2018(S1)
[4]湿式氧化法预处理高浓度合成制药废水的研究[J]. 曾旭,刘俊,赵建夫.  工业水处理. 2017(08)
[5]具有异质结的铋系光催化剂研究进展（英文）[J]. 陈浪,贺捷,刘英,陈鹏,区泽堂,尹双凤.  催化学报. 2016(06)
[6]光催化降解水中有机污染物研究及展望[J]. 房亮亮,王伯铎.  环境工程. 2014(S1)
[7]可见光铋系光催化剂的研究进展[J]. 赫荣安,曹少文,周鹏,余家国.  催化学报. 2014(07)
[8]石墨烯的生物安全性研究进展[J]. 田甜,吕敏,田旸,孙艳红,李晓霞,樊春海,黄庆.  科学通报. 2014(20)
[9]我国水污染防治发展历程回顾[J]. 徐敏,王东,赵越.  环境保护. 2012(01)
[10]高级氧化技术在水处理的研究进展[J]. 刘晶冰,燕磊,白文荣,冯惠谦,王劼勇,张文熊.  水处理技术. 2011(03)

博士论文
[1]Fenton高级氧化技术氧化降解多环芳烃类染料废水的研究[D]. 李宏.重庆大学 2007



本文编号：3627594