【摘 要】
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当前社会环境污染问题十分严重,是我国可持续发展面临的重大挑战之一。光催化技术因具有绿色环保、不造成二次污染和催化剂可循环利用等优势,成为解决当前环境污染问题的有效方法。BiOI基复合型光催化剂是一类无毒、稳定及对可见光具有较强吸收的光催化剂,逐渐引起人们的关注。本论文结合当下研究热点,将BiOI和不同形貌的g-C3N4负载,研发兼具二者优势的复合光催化剂,为进一步从事相关领域的理论研究和实际应用提
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当前社会环境污染问题十分严重,是我国可持续发展面临的重大挑战之一。光催化技术因具有绿色环保、不造成二次污染和催化剂可循环利用等优势,成为解决当前环境污染问题的有效方法。BiOI基复合型光催化剂是一类无毒、稳定及对可见光具有较强吸收的光催化剂,逐渐引起人们的关注。本论文结合当下研究热点,将BiOI和不同形貌的g-C3N4负载,研发兼具二者优势的复合光催化剂,为进一步从事相关领域的理论研究和实际应用提供理论基础和实验参考。具体内容如下:(1)采用机械搅拌法构筑了不同比例的2D/2D BiOI/g-C3N4(BiOI/CN-7%、BiOI/CN-15%、BiOI/CN-30%、BiOI/CN-50%和BiOI/CN-60%)片状复合光催化剂。XRD、XPS、FTIR、SEM和TEM等分析手段表明,复合过程并未引起BiOI和g-C3N4结构与形貌的变化;光学以及电化学性能分析表明g-C3N4微米片的引入可使得BiOI/g-C3N4复合物光生电子-空穴对分离效率提高。其中,BiOI/CN-50%光催化剂与其他复合比例的样品相比,表现出更好的光催化性能。在可见光下,其可在120 min内降解100%的四环素(Tetracycline,TC),在240 min内降解40.91%的对氯苯酚(P-chlorophenol,4-CP)。通过开展活性物种捕获实验和分析电子自旋共振(ESR)结果,获悉·OH、·O2-、h+均为主要活性物种,并得出可能的光催化机理。(2)采用机械搅拌法制备了具有优异光催化性能的2D/3D BiOI/g-C3N4(BiOI/CN-0.5、BiOI/CN-1、BiOI/CN-3和BiOI/CN-7)管状复合光催化剂。XRD、XPS、FTIR、SEM和TEM等分析手段证明,复合过程并未引起BiOI和g-C3N4结构与形貌的变化;BET、光学以及电化学性质分析表明1%g-C3N4微米管的引入可使BiOI/g-C3N4复合物的比表面积和可见光响应范围增大,光生电子-空穴对分离效率提高。在可见光下,其可在90 min内降解86.98%的TC,在240 min内降解68.95%的4-CP。而且催化剂稳定性较高。通过分析活性物种捕获实验和ESR结果,获悉·OH、·O2-、h+均为主要活性物种,并得出可能的光催化机理。
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