【摘 要】
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染料废水（通常含有如罗丹明B、甲基橙、甲基蓝等芳香基团）化学稳定性高,生物毒性复杂。并且其中含有大量的有机和无机污染物,一旦不经处理就排放到水中,就会导致微生物繁殖,消耗大量的溶解氧。目前,已经发现的处理染料废水的方法包括物理方法、生物方法、先进的氧化法和光催化方法。其中,半导体光催化剂因其能高效转化太阳能,具有分解有机污染物的巨大潜力而引起了人们的广泛关注。硫化镉具有合适的带隙宽度（2.4 e
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染料废水（通常含有如罗丹明B、甲基橙、甲基蓝等芳香基团）化学稳定性高,生物毒性复杂。并且其中含有大量的有机和无机污染物,一旦不经处理就排放到水中,就会导致微生物繁殖,消耗大量的溶解氧。目前,已经发现的处理染料废水的方法包括物理方法、生物方法、先进的氧化法和光催化方法。其中,半导体光催化剂因其能高效转化太阳能,具有分解有机污染物的巨大潜力而引起了人们的广泛关注。硫化镉具有合适的带隙宽度（2.4 e V）和带边位置,在污染物降解、析氢和有机合成等可见光驱动的光催化领域具有广阔的应用前景。但硫化镉也有很多缺点,如化学性质不稳定和易发生光腐蚀等。本文利用CdS的优点构建三元半导体异质结光催化材料来提高载流子分离率,从而提高光催化活性。具体内容如下:1.CdS/g-C3N4/蛭石复合材料的制备及光催化性能研究。采用煅烧法和水热法制备了CdS/g-C3N4/蛭石复合材料并将其用于降解罗丹明B和亚甲基蓝。研究显示,CdS/g-C3N4/蛭石复合材料对罗丹明B和亚甲基蓝具有良好的光催化降解活性,60 min内的降解率均能达到98%。通过XRD、BET、UV、PL证明CdS/g-C3N4/蛭石催化效率的显著提高源于其较大的比表面积和g-C3N4与硫化镉之间良好的电子传递效率。此外,重复4次后,催化剂的降解率仍可达到96%,具有良好的稳定性。粒子捕获实验和ESR研究表明,·O2-是主要活性物质,并提出了一种可能的光催化降解途径。2.CdS/g-C3N4/BiOIO3复合材料的制备及在可见光下催化降解性能研究。利用煅烧法和水热法制备了CdS/g-C3N4/BiOIO3三元复合材料。与CdS、g-C3N4与BiOIO3单体相比,CdS/g-C3N4/BiOIO3光催化降解效率和稳定性有了很大提高,在可见光下,其降解率可以达到97%左右,是CdS单体的2.85倍,且经过四次循环试验,降解率几乎保持不变。CdS/g-C3N4/BiOIO3三元异质结的构建不仅可以提高光催化活性,而且g-C3N4与BiOIO3的协同作用能有效的抑制电子和空穴的复合,加快光生电子的转移,并且解释了CdS/g-C3N4/BiOIO3的催化机理。3.CdS/Bi2S3/BiOIO3的制备及光催化降解性能研究。以BiOIO3为基底,以CdS和Bi2S3为助催化剂,通过水热法成功合成三元复合材料CdS/Bi2S3/BiOIO3。经过性能测试我们发现CdS/Bi2S3/BiOIO3的光催化活性在30 min可以达到98%左右,且经过五次循环试验后,活性无明显的下降。对其光催化机理进行初步探究,发现CdS/Bi2S3/BiOIO3的合成成功拓宽了光吸收范围,降低了电子和空穴的复合率。同时,基于CdS/Bi2S3/BiOIO3体系提出了可能的电荷转移路线。
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