鹵氧化鉍納米結(jié)構(gòu)微球的制備及其光催化性能.pdf

1、紡織、造紙、印染、油漆以及皮革等工業(yè)生產(chǎn)中需要使用大量的工業(yè)染料,從而產(chǎn)生高濃度的有色廢水。這些污水中往往含有很多有毒有機物質(zhì),不經(jīng)處理或者處理不徹底的排放,已經(jīng)對水資源造成了嚴重的污染,生物飲用受污染的水后可能誘發(fā)機體的突變。因此,去除飲用水中的有毒物質(zhì)顯得越來越重要。光催化反應(yīng)能將有機物降解成為水和二氧化碳等無毒小分子,從而達到有效凈化水體的目的。研究表明,半導(dǎo)體光催化能徹底去除多種有機污染物,特別是對于一些生物法難以降解的有毒物質(zhì)

2、,是一種極具前途的污水凈化技術(shù)。因此,先進的半導(dǎo)體光催化材料的研發(fā)備受關(guān)注。鹵氧化鉍(BiOX, X=Cl, Br, I)是近年來發(fā)展起來的一種新型的半導(dǎo)體光催化材料,由于具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)和合適的禁帶寬度從而顯示出優(yōu)異的光催化性能,逐漸成為材料學(xué)及催化科學(xué)研究的熱點。目前,這種新型光催化劑的研究尚不夠深入,不夠系統(tǒng),在制備中大多需要高溫高壓、產(chǎn)品的形貌不夠均一、很難實現(xiàn)可控合成。本論文主要針對以上問題做了如下工作:
　　1.首先

3、選擇溴氧化鉍(BiOBr)為主要研究對象,利用簡單的溶劑熱法,通過調(diào)節(jié)表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的量、加熱的溫度、以及溶劑類型來調(diào)節(jié)樣品的形貌結(jié)構(gòu)以及尺寸大小。結(jié)果表明乙二醇(EG)做溶劑,在120°C下加入0.05g-0.1gPVP時得到的樣品是分散性好的,由納米片(約10 nm)自組裝而成的層次結(jié)構(gòu)微花,加入0.2gPVP后得到樣品為層次結(jié)構(gòu)的微球(約2μm)。在150°C下加入0.05gPVP時得到是微球,PVP的量再增加

4、,樣品的形貌則由球形變成橢球最后變成花狀結(jié)構(gòu)。其中溫度主要影響反應(yīng)速度,而兩親性的PVP影響著納米片層的厚度以及納米片之間的距離。如果實驗中將溶劑EG換成去離子水,在其它條件不變的情況下,得到樣品的形貌是片狀的,不是花狀和球狀的形貌。因此,只有EG和PVP共同作用才能得到球狀形貌的樣品。在此基礎(chǔ)上,選用甲基橙(MO)模擬有機污水,選取不同形貌的樣品用對MO脫色降解來表征其可見光催化性質(zhì)。
　　2.總結(jié)對BiOBr的研究經(jīng)驗,用同樣

5、的方法制備BiOI和BiOCl,結(jié)果顯示160°C時,用EG做溶劑,加入0.05gPVP時得到分散性良好,粒徑均勻的BiOI層次微球。其紫外吸收圖譜證明,樣品對可見光響應(yīng)非常好,而且在可見光下降解MO的反應(yīng)中表現(xiàn)出了杰出的光催化性能。然而這樣的制備過程對于BiOCl來說,當(dāng)溫度升高到180°C時,才能得到規(guī)則球狀形貌。其紫外可見吸收光譜表明三維層次結(jié)構(gòu)的BiOCl只對紫外光有響應(yīng),但值得一提的是在紫外光的照射下,所得BiOCl樣品降解M