溴氧化鉍的制備及光催化降解苯的性能研究.pdf

1、近年來，工農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中產(chǎn)生的大量揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)嚴(yán)重危害了大氣環(huán)境質(zhì)量和人體健康。在眾多VOCs中，苯系物屬于環(huán)境空氣中濃度較高、危害較大且難降解的一類。光催化氧化技術(shù)是一種綠色高級氧化技術(shù)，具有能耗低、效率高、降解徹底等優(yōu)點，在污染物治理和能源開發(fā)方面具有廣泛的研究和應(yīng)用，溴氧化鉍(BiOBr)作為一種新型的光催化材料，因其獨特的層狀結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電場、間接躍遷模式及優(yōu)良的光催化性能，引起了研究者們的關(guān)注。因此，找到一種簡單有效

2、的方法制備出具有優(yōu)異的光催化性能的BiOBr，探討其對苯的光催化降解性能的影響因素，以期為光催化技術(shù)的推廣和高活性的催化材料的開發(fā)提供理論依據(jù)和實驗基礎(chǔ)。
　　采用硝酸鉍作為鉍源，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為溴源，無水乙醇作為溶劑介質(zhì)制備得到納米溴氧化鉍(BiOBr)粉末。制備過程中通過改變?nèi)軇釡囟群头磻?yīng)物Bi/Br摩爾比，得到不同形貌結(jié)構(gòu)的BiOBr粉末。通過XRD、SEM、TEM、BET、UV-Vis等表征手段，系統(tǒng)

3、地研究了制備過程中溶劑熱溫度及反應(yīng)物Bi/Br摩爾比對BiOBr的結(jié)構(gòu)、形貌、比表面積及光吸收性質(zhì)的影響，初步探討了BiOBr結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。結(jié)果表明，在反應(yīng)物Bi/Br摩爾比為1∶6時，制得的溴氧化鉍為納米片層狀堆疊結(jié)構(gòu)，且隨著溶劑熱溫度的變化，溴氧化鉍的晶型結(jié)構(gòu)有一定的轉(zhuǎn)變，納米片厚度和對紫外光的吸收強(qiáng)度都隨溫度的的增加而減小。其中，120℃下制備得到的BiOBr具有最好的光催化活性，對苯進(jìn)行紫外光降解反應(yīng)90min，苯的去除率可達(dá)

4、到65％，而TiO2光催化降解苯的效率僅為18％。測試制得的BiOBr穩(wěn)定性時，發(fā)現(xiàn)催化劑重復(fù)使用三次后，BiOBr對苯的催化效率降低不到1％，說明BiOBr的穩(wěn)定性良好。當(dāng)溶劑熱溫度為120℃時，隨著Bi/Br摩爾比的提高，溴氧化鉍的結(jié)構(gòu)形貌由層狀漸漸交錯成花球狀，且球的粒徑隨之變小，比表面積則相應(yīng)增大，光催化相應(yīng)地增強(qiáng)。Bi/Br比為2∶1時，苯的光催化去除率最高可達(dá)80％，光催化性能最好。
　　采用制備得到的性能最優(yōu)的BiO

5、Br探討了光催化過程中催化劑投加量、反應(yīng)物初始濃度、水蒸氣含量和光強(qiáng)對光催化降解苯的影響。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，催化劑投加量越多，光催化效率越高，當(dāng)達(dá)到一定量時，去除效率不再明顯增加，反應(yīng)界面面積大小不再是影響光催化效率的主要因素。反應(yīng)物初始濃度增加，光催化效率提高，增加到2.3g/m3，去除效率最大達(dá)到90％，繼續(xù)增加濃度，催化效率不再提高，這是因為催化劑能提供的活性中心是有限的，過量的苯分子之間形成了相互競爭的關(guān)系。體系中存在一定