離子液體中微波輔助BiOBr基材料的制備及其增強(qiáng)光催化性能研究.pdf

1、世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展給人們的生活帶來了諸多便利，但隨之而來的環(huán)境污染問題也成為人們關(guān)注的焦點。光催化技術(shù)能直接利用太陽能降解有機(jī)污染物并且不產(chǎn)生二次污染，是一種解決環(huán)境問題的有效途徑。當(dāng)前光催化技術(shù)的關(guān)鍵是設(shè)計和開發(fā)高活性、高能效、寬響應(yīng)的光催化材料。然而，常見的光催化劑還存在一些如光生電子-空穴分離效率低、光利用率低等問題，制約了其在光催化領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。因此，開發(fā)高效、高穩(wěn)定、高可見光利用效率的光催化材料已經(jīng)成為光催化領(lǐng)域研究的重點

2、。本文通過離子液體輔助微波法合成了BiOBr基光催化劑，其對目標(biāo)污染物（羅丹明B與環(huán)丙沙星）具有很好的光催化活性。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能譜(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、光電子能譜(XPS)和紫外可見漫反射光譜(DRS)等測試方法對光催化劑的的組成、結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行分析，同時對催化劑結(jié)構(gòu)與光催化性能之間的關(guān)系和光催化機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。
　　主要研究內(nèi)容如下:
　　1.在[C

3、16mim]Br離子液體中以乙二醇(EG)作溶劑微波輔助合成了g-C3N4/BiOBr中空納米微球材料。采用XRD、SEM、TEM、EDS和DRS對樣品的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。研究顯示，離子液體對g-C3N4/BiOBr中空微球的形成起到至關(guān)重要的作用，離子液體在反應(yīng)過程中不僅起到溶劑、模板劑和微波吸收介質(zhì)作用，還作為溴源參與到g-C3N4/BiOBr中空微球的合成中。掃描電子顯微鏡分析顯不，g-C3N4能附著在BiOBr中空納米

4、微球的表面，這種結(jié)構(gòu)能促進(jìn)g-C3N4/BiOBr材料光生電子傳導(dǎo)和遷移的能力。其在可見光照射條件下光催化降解羅丹明B(RhB)與環(huán)丙沙星(CIP)結(jié)果顯示，g-C3N4的復(fù)合量為12.75 wt％時g-C3N4/BiOBr中空微球光催化劑的光催化活性最高。在12.75 wt％ g-C3N4/BiOBr光催化劑的作用下，催化反應(yīng)20min后羅丹明B的降解率為80％，催化反應(yīng)持續(xù)到60 min后羅丹明B幾乎被完全降解。在12.75 wt％

5、 g-C3N4/BiOBr光催化劑的作用下，催化反應(yīng)2h后CIP的降解率為77％，催化反應(yīng)持續(xù)到5h后CIP的降解率為83％。并對g-C3N4引入后形成的g-C3N4/BiOBr中空微球的光催化降解機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　2.在[C16mim]Br離子液體中以乙二醇作溶劑，通過微波法合成了MoS2/BiOBr中空微球。采用XRD、SEM、TEM、EDS和DRS等對所得樣品進(jìn)行了系統(tǒng)表征。研究表明，[C16mim]Br離子液體不僅起到

6、溶劑和溴源的作用，同時還可以作為微波吸收介質(zhì)和模板劑參與到MoS2/BiOBr中空微球的形成過程中。在可見光條件下，以RhB與CIP為目標(biāo)污染物，考察了MoS2/BiOBr中空微球的光催化性能。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MoS2的復(fù)合量為0.2 wt％時MoS2/BiOBr中空微球光催化劑的光催化活性最高。在0.2 wt％ MoS2/BiOBr光催化劑作用下，催化反應(yīng)20 min后RhB的降解率為78％，催化反應(yīng)持續(xù)到60 min后RhB幾乎被完全

7、降解。在0.2 wt％ MoS2/BiOBr光催化劑作用下，催化反應(yīng)2h后CIP的降解率為65％，催化反應(yīng)持續(xù)到6h后CIP的降解率達(dá)到92％。同時提出了MoS2引入后形成的MoS2/BiOBr中空微球的相關(guān)光催化機(jī)理。
　　3.在[C16mim]Br離子液體中以乙二醇作溶劑，通過微波法合成了BiOBr中空和多孔微球材料。采用XRD、SEM、TEM和EDS等對所得樣品的組成、結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。研究表明，[C16mim]B

8、r離子液體不僅起到溶劑和溴源的作用，還可以作為微波吸收介質(zhì)參與到BiOBr多孔微球的形成過程中。所加入的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為表面活性劑與離子液體共同調(diào)控BiOBr多孔微球的生長。在可見光條件下降解RhB染料的研究表明，微波法-離子液體-PVP復(fù)合體系中合成的BiOBr多孔微球相對于微波法-離子液體體系中合成的中空結(jié)構(gòu)BiOBr材料具有更好的光催化降解RhB的能力。在BiOBr多孔微球的作用下，催化反應(yīng)15 min后RhB的降解率