论文部分内容阅读
铋基化合物由于其特殊的电子结构(价带由Bi6s和O2p杂化组成,使得价带更为分散),近年来逐渐成为理论分析、研究和应用的热点。其中,氧化铋(Bi2O3)作为一具有多种晶型(包括α-,β-,γ-,δ-四种晶型)的半导体材料,具有n型或p型性质,带隙宽度较窄,可以应用于传感器、催化和光电等领域。而β-Bi2O3具有更小的带隙(Eg=2.0-2.4 eV)和对可见光更强的吸收而深受关注。本论文采用溶剂热-热分解法,以Bi(NO3)3·5H2O和C6H8O7·H2O为主要原材料,合成微米球形纯相Bi2O2CO3粉体,在380℃缎烧2h,得到介孔微球纯相β-Bi2O3粉体。以BPA溶液和NOx为目标污染物,研究异质结的形成、贵金属粒子修饰对β-Bi2O3的光催化性能影响,主要进行了以下几方面的工作:(1)利用离子浸渍-热分解法成功合成了 MnOx与β-Bi203复合的MnOx/β-Bi203光催化剂。MnOx/β-Bi2O3粉体晶粒尺寸为5-6μm,基本保持纯相β-Bi203的原有形貌。催化剂的光催化性能通过对有机污染物BPA的光催化降解和对NOx的去除进行表征,发现当MnOx的负载量为2mol%时,制备出的S2-MnOx/β-Bi2O3样品在LED灯白光(400-800nm)下照射40min,对BPA溶液的降解率为93.1%;在氙灯照射30min时,对NOx的去除率为38.5%。且在四次循环之后,光催化活性依旧很高,样品的稳定性相对较高。MnOx负载到β-Bi203上,会促使β-Bi203价带上的空穴转移到MnOx上,抑制了光生电子空穴的复合,从而有效地提高了 β-Bi203的光催化性能。(2)通过离子浸渍法成功合成了 MoS2/β-Bi203异质结光催化剂。MoS2纳米粒子的负载量分别为 0.5wt%,1 wt%,1.5wt%和 2wt%,分别记为 S1-MoS2/β-Bi203,S2-MoS2/β-Bi2O3,S3-MoS2/β-Bi2O3 和 S4-MoS2/β-Bi2O3 样品。利用一系列检测手段对样品进行微观形貌、晶体结构、晶格间距和光学性能分析。研究发现MoS2的引入并没有改变β-Bi203的原有形貌。光催化性能测试表明,MoS2的复合量是1wt%时,S2-MoS2/β-Bi2O3呈现出最好的光催化性能。在LED灯白光(400-800nm)的照射下,S2-MoS2/β-Bi2O3样品对初始浓度为20mg/L的BPA溶液的降解率在30min内高达94.0%。另外在氙灯照射30min时,对NOx的去除率为41.4%,且经4个循环周期后,S2-MoS2/β-Bi2O3样品只有轻微的失活,其光降解性能仍然相对较高。(3)采用贵金属还原法将Pd、PdO颗粒沉积于β-Bi203微米球上,制备了具有等离子共振效应的Pd/PdO/β-Bi2O3微球结构。利用不同检测手段对样品进行微观形貌、晶体结构、晶格间距和光学性能分析发现,Pd/PdO/β-Bi2O3粉体晶粒尺寸为5-6μm,基本保持纯相β-Bi203的原有形貌。在LED灯白光(400-800nm)照射30min后,S2-Pd/PdO/β-Bi2O3样品对BPA的降解率高达96.8%,相比纯相β-Bi203(53.4%),其光催化性能提升了 40%以上。并且,在LED灯单色橙光(595nm)照射下,S2-Pd/PdO/β-Bi2O3样品对BPA溶液依然表现出较好的光催化性能,验证了等离子体共振效应的存在。除此之外,S2-Pd/PdO/β-Bi2O3样品对NOx的去除率为47.6%,并且经4个循环周期后,S2-Pd/PdO/β-Bi2O3样品几乎没有失活,仍然具有相对较高的光催化性能。