BiOCl复合材料的制备及其光催化性能的研究

发布时间：2017-04-19 21:00

  本文关键词：BiOCl复合材料的制备及其光催化性能的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：低共熔溶剂作为一种新型绿色溶剂,具有溶解性好、成本低廉、安全无毒、和环境友好等特点,在光催化剂制备领域表现出极大的潜力和良好的应用前景。故本研究在氯化胆碱-尿素低共熔溶剂中,分别制备了BiOCl光催化剂、Ag@AgCl等离子体光催化剂和Ag@AgCl/BiOCl复合材料,通过XRD,SEM, XPS, UV-Vis DRS等手段对所制备的光催化材料进行表征,考察其光催化活性并对降解机理进行初步探讨。具体研究内容如下：1. 以Bi(NO3)3·5H2O为铋源,采用离子热法制备出花状BiOCl光催化剂。研究发现氯化胆碱-尿素低共熔溶剂对花球状BiOCl的形成起到模板剂、反应溶剂和氯源的作用。同时,花状BiOCl降解RhB反应表现为一级动力学,其光催化活性优于以NaCl为氯源的BiOCl和商用TiO2,且循环使用5次后降解率和样品XRD谱图无明显变化,具有良好的稳定性。BiOCl对RhB的降解效率随RhB初始浓度的增加而降低,在未达到饱和的情况下,随BiOC投加量的增加而提高。此外,其光催化降解RhB的主要活性物种为光生空穴和超氧自由基负离子。2. 以AgNO3为银源,采用水热法制备出球形结构的Ag@AgCl等离子体光催化剂。研究发现氯化胆碱-尿素低温离子熔盐在等离子体光催化剂Ag@AgCl合成过程中不仅作为反应溶剂和氯源,还起到还原剂的作用。另外,在可见光下研究其对MB的光催化活性,样品表现出良好的光催化活性,同时,循环使用5次后降解率和样品晶体结构没有明显改变。此外,对Ag@AgCl的作用机理也进行了详细的讨论。3. 以Bi(NO3)3·5H2O为铋源,AgNO3为银源,采用了一步法合成了Ag@AgCl/BiOCl复合材料。结果显示,Ag@AgCl的复合可以提高BiOCl的光催化活性,Bi:Ag=5:1时合成的Ag@AgCl/BiOCl复合材料光催化性能最好,样品为开花球状颗粒堆积而成的蜂窝状结构,粒径约3μm,因层状结构上覆盖着Ag@AgCl造成粒径所增大。Ag@AgCl的复合还提高了样品对可见光的吸收,使得在可见光下对RhB具有较高的降解效率,重复利用率高,稳定性良好。且降解率随着RhB初始浓度的增加而降低,在初始浓度为6 mg/L时,样品最佳投加量约为0.03 g。此外,Ag@AgCl/BiOCl复合材料的主要活性物种为光生空穴和超氧自由基负离子。
【关键词】：光催化性能 低共熔溶剂 复合材料 氯氧化铋
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;X505
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-18
• 1 绪论18-30
• 1.1 前言18
• 1.2 光催化技术18-26
• 1.2.1 光催化技术机理18-19
• 1.2.2 光催化技术的应用19-21
• 1.2.3 光催化剂21-26
• 1.3 低共熔溶剂26-28
• 1.3.1 低共熔溶剂的种类和制备26-27
• 1.3.2 低共熔溶剂的应用27-28
• 1.4 课题的研究目的及主要内容28-30
• 1.4.1 研究目的及意义28
• 1.4.2 研究的主要内容28-29
• 1.4.3 技术路线图29-30
• 2 BiOCl的制备及其光催化性能的研究30-44
• 2.1 引言30
• 2.2 实验部分30-31
• 2.2.1 试剂及仪器30-31
• 2.2.2 光催化剂的制备31
• 2.2.3 光催化剂的催化活性评价31
• 2.3 光催化剂的表征31-34
• 2.3.1 BiOCl的XRD表征31-32
• 2.3.2 BiOCl的SEM表征32-33
• 2.3.3 BiOCl的XPS表征33
• 2.3.4 BiOCl的UV-Vis DRS分析33-34
• 2.4 BiOCl光催化剂的光催化性能34-39
• 2.4.1 不同光催化剂对降解率的影响34-36
• 2.4.2 RhB初始浓度对降解率的影响36-37
• 2.4.3 投加量对降解率的影响以及动力学研究37-39
• 2.5 光催化剂的循环实验39-41
• 2.6 光催化降解机理的研究41-42
• 2.7 本章小结42-44
• 3 Ag@AgCl的制备及其光催化性能的研究44-56
• 3.1 引言44-45
• 3.2 实验部分45
• 3.2.1 试剂及仪器45
• 3.2.2 光催化剂的制备45
• 3.2.3 光催化剂的催化活性评价45
• 3.3 光催化剂的表征45-50
• 3.3.1 Ag@AgCl的XRD表征45-47
• 3.3.2 Ag@AgCl的SEM表征47-48
• 3.3.3 Ag@AgCl的XPS表征48-49
• 3.3.4 Ag@AgCl的UV-Vis DRS表征49-50
• 3.4 光催化剂的形成机制50
• 3.5 Ag@AgCl的光催化性能50-52
• 3.6 光催化剂的循环实验52-53
• 3.7 本章小结53-56
• 4 Ag@AgCl/BiOCl的制备及其光催化性能的研究56-68
• 4.1 引言56
• 4.2 实验部分56-57
• 4.2.1 试剂及仪器56-57
• 4.2.2 光催化剂的制备57
• 4.2.3 光催化剂的催化活性评价57
• 4.3 光催化剂的表征57-60
• 4.3.1 Ag@AgCl/BiOCl的XRD表征57-58
• 4.3.2 Ag@AgCl/BiOCl的SEM表征58-59
• 4.3.3 Ag@AgCl/BiOCl的XPS表征59
• 4.3.4 Ag@AgCl/BiOCl的UV-Vis DRS分析59-60
• 4.4 Ag@AgCl/BiOCl的光催化性能60-64
• 4.4.1 不同光催化剂对降解率的影响60-61
• 4.4.2 RhB初始浓度对降解率的影响61-62
• 4.4.3 投加量对降解率的影响以及动力学研究62-64
• 4.5 光催化剂的循环实验64-65
• 4.6 光催化降解机理的研究65-66
• 4.7 本章小结66-68
• 5 结论及展望68-70
• 5.1 结论68-69
• 5.2 展望69-70
• 参考文献70-78
• 致谢78-80
• 作者简介及读研期间主要科研成果80

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