鉍基光催化劑的制備及其光催化活性的研究.pdf

1、隨著工業(yè)的迅速發(fā)展和人口的日益增多，環(huán)境污染和關(guān)鍵能源的短缺已經(jīng)成為制約人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的兩大難題。近年來(lái)光催化技術(shù)的迅速發(fā)展，有望為這兩大難題的攻克提供有效途徑。其中，鉍基光催化劑作為一種新型光催化材料因其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)、高效的光催化活性、良好的穩(wěn)定性、無(wú)毒和造價(jià)低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)而被人們持續(xù)關(guān)注，作為一種很有發(fā)展前景的光催化劑在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換和環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域都有著極為廣闊的發(fā)展空間?；阢G系光催化劑的特點(diǎn)，本文制備了三種Bi基光催化劑(IL-B

2、iPO4，BiPO4/graphene/MoS2，TiO2-Bi2WO6)，并以羅丹明B的水溶液來(lái)模擬染料廢水考察其光催化活性。利用XRD，SEM，TEM，BET，XPS，PL等技術(shù)對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行表征，深入研究其光催化機(jī)理。本論文主要內(nèi)容如下:
　　(1)以[Bmim]PF6和硝酸鉍Bi(NO3)3·5H2O為原料在160℃下通過(guò)微波水熱法成功合成花球狀BiPO4，在反應(yīng)過(guò)程中離子液體同時(shí)用作磷源、表面修飾劑和模板劑。與反

3、應(yīng)過(guò)程中未加入離子液體的BiPO4光催化劑相比，離子液體修飾的BiPO4在紫外燈下降解羅丹明B的過(guò)程中表現(xiàn)出了更好的光催化活性。本文把離子液體修飾對(duì)光催化活性提高的原因和IL-BiPO4的光催化機(jī)理都進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。結(jié)果表明，離子液體的修飾可以捕獲BiPO4導(dǎo)帶中的光生電子，促進(jìn)電子空穴的分離，進(jìn)而使催化劑在降解有機(jī)物時(shí)的活性才得以顯著提高。
　　(2)采用微波輔助水熱法成功合成石墨烯和片狀MoS2修飾的BiPO4納米顆粒，

4、并研究了石墨烯和MoS2不同負(fù)載量對(duì)樣品光催化活性的影響，得出最佳配比。當(dāng)石墨烯的負(fù)載量為7 wt％同時(shí)MoS2的量為2 wt％時(shí)，BiPO4/graphene/MoS2復(fù)合材料在300W高壓汞燈下的光催化活性達(dá)到最大值，與純的BiPO4相比活性有了明顯的提高。這是因?yàn)椋呋瘎┑膮f(xié)同作用促進(jìn)了電子的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移。
　　(3)利用葡萄糖作為模板劑一步水熱法合成TiO2-Bi2WO6異質(zhì)結(jié)構(gòu)微球，然后將樣品在450℃煅燒以去除模板劑。