復合BiOI材料的制備及其在印染廢水中的應用.pdf

1、本論文就光催化技術中光催化劑材料存在的易團聚、穩(wěn)定性不高、與催化體系分離困難、催化降解的選擇性不夠高等問題對BiOI光催化材料進行改進研究，具體內容如下:
　　(1)采用五水合硝酸鉍(Bi(NO3)3·5H2O)和碘化鉀(Ⅺ)分別作為Bi源和Ⅰ源，乙二醇(EG）作為助劑與水一起作為溶劑，通過水熱法合成BiOI。采用單一元素變量法，通過研究反應液條件對BiOI光催化材料的催化活性及結構的影響，來篩選出新型光催化材料BiOI的最佳制備

2、條件。通過SEM、XRD、UV-Vis等對合成材料的結構和形貌等性質進行表征，通過光催化降解亞甲基藍(25mg/L MB)和羅丹明B(10mg/L RhB)模型來對此光催化劑的催化活性進行評價。實驗結果表明:在反應溶液pH=5、水熱反應溫度T=160℃、水熱反應時間t=16h的條件下合成的BiOI樣品的光催化活性最高，可見光照射30min對MB和RhB的降解率都能夠達到98％。
　　(2)針對BiOI的形貌和高吸附性能問題，在Bi

3、OI的基礎上摻雜了具有高吸附性能的HZSM-5合成了BiOI/HZSM-5復合光催化材料，采用水熱法合成了花狀的BiOI/HZSM-5催化劑，不僅具有高的吸附性，而且還保持高的催化活性。合成的復合催化劑具有很高的比表面積(SBET=70.2m2/g)。可見光照射1h后，HZSM-5/BiOI對MB和RhB的降解率可達99.6％和98.6％。相比較而言，BiOI對MB和RhB的降解率卻只有86.8％和68.5％。經過3次循環(huán)再降解實驗得知

4、復合光催化劑具有良好的穩(wěn)定性。
　　(3)針對上述制備的光催化劑粉末與被處理溶液的分離與回收再利用的問題，本論文將BiOI與磁性Fe2O3進行復合來制備磁性復合BiOI材料，利用外加磁場的協助能夠實現此光催化劑與溶液體系的快速分離以便進一步再次利用。先利用共沉淀法合成納米Fe2O3粒子，采用同BiOI的制備過程相似的方法和步驟，將Fe2O3在裝釜前加入到反應體系中反應2h，將Fe2O3引入BiOI中制備出磁性復合光催化劑。通過不同

5、表征手段考察復合材料的結構、形貌等性質，并通過光催化降解實驗探討磁性復合催化劑的光催化活性、降解機理及回收再利用的效果。實驗結果表明，5％Fe2O3/BiOI磁性復合材料的光催化活性最高，在可見光照射60min后MB和RhB的降解率分別達95％和99％。在后續(xù)放大實驗中，模擬降解1L及3L的目標降解污染物的降解率分別仍能達到95％以上，對苯酚也具有一定的降解效果。光催化劑的回收循環(huán)實驗表明，三次循環(huán)利用后的降解率僅有很小幅度的下降，證明

6、此復合催化劑(Fe2O3/BiOI)具有很好的重復穩(wěn)定性，且在外加磁場的作用下可實現催化劑的快速分離與回收。
　　(4)本文還嘗試采用制備高分子/BiOI復合材料的方法來提升催化劑的分離效果。通過在有機玻璃(PMMA)合成過程中通過添加BiOI來制備PMMA/BiOI復合材料。以甲基丙烯酸甲酯作為聚合單體，采用懸浮聚合法制備球狀PMMA，通過選用不同的分散劑和反應時間來控制材料球體的大小。在聚合反應時間為1.5～2h，觀察到PMM

7、A小顆粒變硬時加入BiOI粉末，再聚合形成復合PMMA/BiOI材料的小球。實驗得采用過氧化苯甲酰(BPO)作為引發(fā)劑反應2.5h后合成直徑0.1～0.2cm大小的PMMA/BiOI復合光催化劑。實驗結果表明，制備的PMMA/BiOI復合材料可以明顯提高分離效果，但PMMA對BiOI的包裹也影響到了催化劑的活性，可見光下對MB和RhB的降解率分別降為33.3％和45.3％，未能達到預期目標。
　　(5)針對如何提高光催化降解過程中

8、選擇性的問題，本文結合分子印跡技術，采用表面聚合法合成分子印跡型復合BiOI(SMIP-BiOI)光催化劑。選用pH5條件下水相沉淀制備的BiOI為載體，中性紅作為模板分子合成SMIP-BiOI光催化劑。此分子印跡型SMIP-BiOI在可見光照射60min后，對中性紅的降解率可達95％，但對MB的降解率僅有37％。與之相對應的是，在同樣的條件下BiOI光催化劑對MB和中性紅的光催化降解沒有區(qū)別，降解率均可達到98％。實驗證明合成的SMI