【摘 要】
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本文采用四种不同产地的凹凸棒石粘土,考察其在室温下对甲醛的去除性能,然后将官山凹凸棒石粘土提纯和热活化(100~300℃;N2氛围;2 h),考察煅烧温度对材料去除甲醛性能的影响。最后以凹凸棒石为载体负载BiOI,并且在100~400℃(空气氛围;1 h)下煅烧制得光催化复合材料,研究材料在可见光下催化去除甲醛的效果。通过XRD、XPS和原位红外等表征方法探究了材料的理化性质和净化甲醛的作用机理。
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本文采用四种不同产地的凹凸棒石粘土,考察其在室温下对甲醛的去除性能,然后将官山凹凸棒石粘土提纯和热活化(100~300℃;N2氛围;2 h),考察煅烧温度对材料去除甲醛性能的影响。最后以凹凸棒石为载体负载BiOI,并且在100~400℃(空气氛围;1 h)下煅烧制得光催化复合材料,研究材料在可见光下催化去除甲醛的效果。通过XRD、XPS和原位红外等表征方法探究了材料的理化性质和净化甲醛的作用机理。研究结果表明:(1)官山凹凸棒石粘土在室温下对甲醛的静/动态去除效果最好,分别为0.639 mg·g-1和1.436 mg·g-1。通过表征方法得出:材料中结构羟基、表面羟基的数量以及比表面积的大小是影响材料去除甲醛性能的主要因素。(2)通过热活化凹凸棒石,材料的物相和结构不会发生明显变化,经过250℃热活化的凹凸棒石对甲醛的静/动态去除量达到最大,当热活化温度达到300℃时,Pal-300对甲醛静/动态去除量较Pal-250均减少。Pal-250去除甲醛的机制不仅仅为物理化学吸附,还包括催化矿化过程。凹凸棒石表面吸附的甲醛在室温下可通过凹凸棒石表面的羟基矿化为亚甲基二氧、甲酸盐等物种。空气中氧可以在凹凸棒石表面生成活性氧,进一步将亚甲基二氧转化成甲酸盐。(3)通过煅烧BiOI/凹凸棒石,所得样品在可见光条件下去除甲醛的光催化活性先增大后减小,当煅烧温度为300℃时,复合材料表面会产生更多的氧空位,从而提高光生电子(·e-)和空穴(·h+)的分离效率以及对甲醛的吸附活化,使材料对甲醛的降解率达到了84.44%。经过400℃煅烧的复合材料中部分BiOI会被氧化成Bi2O3,使材料去除甲醛的性能降低,降解率为70%。
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