復(fù)合型Bi2O2CO3光催化劑的制備及性能的研究.pdf

1、隨著能源短缺和環(huán)境惡化的日益加劇，半導(dǎo)體光催化技術(shù)被廣泛地應(yīng)用，它作為一種綠色環(huán)保的化學(xué)化工技術(shù)，可以利用光照將空氣和水中的有機(jī)污染物降解為H2O和CO2等無毒無害的無機(jī)小分子物質(zhì)，引起了人們的廣泛關(guān)注。近年來鉍基光催化劑得到廣泛研究和迅速發(fā)展，其中Bi2O2CO3作為一種典型的Aurivillius型氧化物，它具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)、良好的光催化活性、可循環(huán)再利用和無毒無害等優(yōu)點(diǎn)，在修復(fù)環(huán)境和光降解有機(jī)物方面應(yīng)用前景一片光明，被人們持續(xù)關(guān)

2、注。本文制備了BiPO4/Bi2O2CO3和Bi2O2CO3/ZnFe2O4兩種復(fù)合型的光催化劑，并以RhB為模擬染料考察了復(fù)合型Bi2O2CO3光催化劑的活性，同時(shí)利用XRD、SEM、HRTEM、BET、XPS、PL、FTIR、UV-vis和捕獲實(shí)驗(yàn)等表征手段對其結(jié)構(gòu)及其性能進(jìn)行研究，提出了光催化活性增強(qiáng)的機(jī)理。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)通過兩步水熱法成功地合成出不同BiPO4復(fù)合量的BiPO4/Bi2O2CO3異

3、質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑。在紫外光的照射下，以羅丹明B為模擬污染物，考察了實(shí)驗(yàn)中合成的復(fù)合材料BiPO4/Bi2O2CO3、純BiPO4和Bi2O2CO3的光催化活性。結(jié)果表明，與單一半導(dǎo)體BiPO4和Bi2O2CO3的光催化活性相比，所有的BiPO4/Bi2O2CO3復(fù)合材料展現(xiàn)出更高的光催化活性。當(dāng)BiPO4的復(fù)合量為3％時(shí)，復(fù)合材料3％ BiPO4/Bi2O2CO3的光催化活性最高，在40 min時(shí)對羅丹明B的降解效率達(dá)到92.6％，其降解

4、率分別是同等條件下純Bi2O2CO3和BiPO4的1.7倍和2.3倍。復(fù)合材料BiPO4/Bi2O2CO3光催化性能的提高歸因于形成了適宜的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而有助于界面電子轉(zhuǎn)移和光生電子-空穴對的有效分離。
　　(2)通過兩步法制備Bi2O2CO3/ZnFe2O4異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑。首先以CTAB為模板劑，以乙二醇為溶劑，在反應(yīng)溫度為200℃時(shí)制備納米顆粒ZnFe2O4半導(dǎo)體光催化劑;然后在反應(yīng)溫度為180℃的條件下采用水熱法合成納米顆

5、粒修飾的Bi2O2CO3/ZnFe2O4異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑。文中研究了不同ZnFe2O4復(fù)合量對Bi2O2CO3/ZnFe2O4異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑的催化性能的影響并最終得出最佳配比。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Bi2O2CO3和ZnFe2O4質(zhì)量比為1∶1時(shí)，所制備的異質(zhì)結(jié)構(gòu)Bi2O2CO3/ZnFe2O4光催化劑的光催化效果最好，在紫外光照射80 min時(shí)該催化劑對羅丹明B的光降解效率可達(dá)到92.2％。光催化活性的提高可能歸因于形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)有助于促