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近些年来,环境水资源中的各种残留的药物类和染料类污染物的去除依然是环保领域的关键和热点。光催化降解技术与传统的生化和物理水体净化方法相比较,具有利用绿色能源(太阳光或人工灯源)、设备简易且操作方便、适用污染物种类广泛、深度反应且无二次污染等优点,因此被认为是最经济环保的环境净化技术。二氧化钛(Ti02)是研究最广的传统半导体材料之一,无毒、稳定性较好、光催化性能较强,在空气净化和水污染治理方面得到广泛研究和应用。但是Ti02仅对紫外光有响应效果,而紫外光仅占太阳光的4%,同时Ti02内部光生电子和空穴复合概率比较髙,限制其实际应用。因此,当前光催化领域研宄一个重点就是设计可见光响应型髙效半导体光催化剂。 本文通过引入反应型离子液体,溶剂热法合成溴化氧铋(BiOBr)纳米片半导体材料,通过多种表征分析半导体材料的化学组成、微观形貌和光学性质等。并对BiOBr纳米片进行改性,成功合成出g-C3N4/BiOBr和FeWOa/BiOBr复合半导体材料,同时通过调控g-C3N4和FeWO4的含量来最大程度的提升纳米片状BiOBr在可见光照射下降解污染物的能力。另外,本文还结合实验数据和表征测试结果分析半导体光催化材料可能的污染物降解机理,主要研宄内容如下: (1)以甘露醇溶液为溶剂,反应型离子液体溴代N-丁基-N-甲基哌啶C[PP14]Br)和Bi(NO3)3+5 H2O为原料,溶剂热法合成纳米片状BiOBr(IL)半导体材料,作为光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)等表征来测试所制备催化剂的组成、元素价态、形貌以及光学性质。结果表明离子液体[PP14]Br在制备过程中可作为溴源、模板剂和溶剂。瞬态光电流响应、电化学阻抗(EIS)和分子荧光光谱(PL)测试结果显示BiOBr(IL)纳米片具有更高的光生电子和空穴的分离迁移效率。可见光条件下对罗丹明B(RhB)和环丙沙星(CIP)的降解实验表明,离子液体的引入有利于提升BiOBr材料的光催化性能。此外,结合表征结果和自由基捕获实验分析其可能的光催化降解机理,其中主要参与降解的活性物种是超氧自由基和空穴。 (2)在反应型离子液体体系中溶剂热法复合g-C3N4,成功合成g-C3N4/BiOBr复合材料。通过X RD、Mapping、XPS、EDS、TEMFT-IR、DRS和瞬态光电流等测试手段分析g-C3N4/BiOBr复合光催化材料的组成、元素分布、微观形貌、光吸收以及载流子分离效率等性质。以罗丹明B和四环素(TC)为降解底物,比较不同复合催化剂的性能,结果表明g-C3N4材料的引入有利于提升BiOBr材料的光催化降解效率,同时g-C3N4/BiOBr复合光催化剂对RhB的可见光催化降解反应符合一级动力学模拟。当g-C3N4的复合比例为3wt%时,复合材料表现出最佳降解活性,对罗丹明B的降解效率达到单体BiOBr的2.3倍。此外,结合表征测试和实验结果分析g-C3N4/BiOBr复合材料可能的降解机理。 (3)利用溶剂热法合成FeWO4/BiOBr复合光催化材料,通过XRD、FT-IR、TEM、EDS、SEM、DRS、PL和 EIS等方法分析复合材料的组成、晶体结构、微观形貌、光学性质等。电化学阻抗(EIS)测试结果揭示FeWO4的复合有利于光催化剂的电子传递,加速复合光催化剂的光生电子和空穴的分离和转移,与分子荧光光谱(PL)测试结果相对应。在50μLH2O2的作用下对罗丹明B污染物的降解实验结果显示,在可见光下照射20min后,3wt%FeWO4/BiOBr的降解效率达到87%,远髙于单体BiOBr的降解率(58%)。此外,结合表征和实验结果分析FeWO4/BiOBr复合半导体可能的降解机理。