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随着光催化技术的不断发展,传统的TiO2半导体材料由于存在太阳能利用率低,光生电子和空穴分离效率低等劣势,严重限制了其在处理实际废水中的应用,因此,开发新型高效、光生电子空穴分离效率高的新型光催化剂,成为当前国内外光催化领域的研究热点。
铋系光催化材料近些年来引起了研究学者的广泛关注,其中的甲酸氧铋(BiOCOOH)和乙酸氧铋(BiOAc)具有特殊的[Bi2O2]2+结构,除Bi元素外只有C、N、O和H元素,想较于其他的铋基异质结,可以减少对环境带来二次污染。逐渐引起研究者的兴趣,本研究以BiOCOOH和BiOAc为研究对象,通过与其他半导体形成异质结,合成了一系列二元符合光催化材料,并与其他高级氧化方法结合,用于水中常见污染物的降解。同时,通过检测反应过程中的活性物种,对各体系的光催化机理进行了深入探讨,主要包含以下研究内容:
(1)以CH3COOH、Bi2O3和KCl作为原料,在室温和磁力搅拌下,通过离子交换和化学沉淀合成BiOAc/BiOCl光催化材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS和UV-vis等手段对所制备的材料进行表征,结果表明BiOAc/BiOCl异质结的成功合成。分别以阳离子混合染料(罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB))和阴离子混合染料(靛红(Isatin)和达旦黄(Titanyellow))作为目标污染物考察了BiOAc/BiOCl复合光催化材料的光催化降解活性,并探讨其光催化机理。
(2)以CH3COOH、Bi2O3和KBr作为原料,利用离子交换法和化学沉淀法制备BiOAc/BiOBr复合光催化材料。通过一系列表征证明BiOAc/BiOBr的成功复合。并探究了BiOAc/BiOBr复合材料分别对阳离子混合染料(RhB和MB)和阴离子混合染料(Isatin和Titanyellow)的光催化降解活性,并推测其光催化降解机理。
(3)通过溶剂热法和高温固相法制备BiOCOOH/g-C3N4异质结光催化材料,并与单过硫酸盐(PMS)技术联合用于水中污染物的降解。通过一系列技术手段对BiOCOOH/g-C3N4复合材料进行表征。在LED灯照射下,以阳离子染料罗丹明B(RhB)和阴离子染料(MG)作为目标污染物,分别在单纯的光催化体系和光催化/PMS体系中考察对两种染料的降解效率。通过自由基捕获对两种体系中的反应活性物种进行了检测,并对BiOCOOH/g-C3N4和BiOCOOH/g-C3N4/PMS两种体系可能的降解机理进行了推测。通过考察BiOCOOH/g-C3N4的稳定性和重复利用性,评价其在处理废水中的应用前景。
铋系光催化材料近些年来引起了研究学者的广泛关注,其中的甲酸氧铋(BiOCOOH)和乙酸氧铋(BiOAc)具有特殊的[Bi2O2]2+结构,除Bi元素外只有C、N、O和H元素,想较于其他的铋基异质结,可以减少对环境带来二次污染。逐渐引起研究者的兴趣,本研究以BiOCOOH和BiOAc为研究对象,通过与其他半导体形成异质结,合成了一系列二元符合光催化材料,并与其他高级氧化方法结合,用于水中常见污染物的降解。同时,通过检测反应过程中的活性物种,对各体系的光催化机理进行了深入探讨,主要包含以下研究内容:
(1)以CH3COOH、Bi2O3和KCl作为原料,在室温和磁力搅拌下,通过离子交换和化学沉淀合成BiOAc/BiOCl光催化材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS和UV-vis等手段对所制备的材料进行表征,结果表明BiOAc/BiOCl异质结的成功合成。分别以阳离子混合染料(罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB))和阴离子混合染料(靛红(Isatin)和达旦黄(Titanyellow))作为目标污染物考察了BiOAc/BiOCl复合光催化材料的光催化降解活性,并探讨其光催化机理。
(2)以CH3COOH、Bi2O3和KBr作为原料,利用离子交换法和化学沉淀法制备BiOAc/BiOBr复合光催化材料。通过一系列表征证明BiOAc/BiOBr的成功复合。并探究了BiOAc/BiOBr复合材料分别对阳离子混合染料(RhB和MB)和阴离子混合染料(Isatin和Titanyellow)的光催化降解活性,并推测其光催化降解机理。
(3)通过溶剂热法和高温固相法制备BiOCOOH/g-C3N4异质结光催化材料,并与单过硫酸盐(PMS)技术联合用于水中污染物的降解。通过一系列技术手段对BiOCOOH/g-C3N4复合材料进行表征。在LED灯照射下,以阳离子染料罗丹明B(RhB)和阴离子染料(MG)作为目标污染物,分别在单纯的光催化体系和光催化/PMS体系中考察对两种染料的降解效率。通过自由基捕获对两种体系中的反应活性物种进行了检测,并对BiOCOOH/g-C3N4和BiOCOOH/g-C3N4/PMS两种体系可能的降解机理进行了推测。通过考察BiOCOOH/g-C3N4的稳定性和重复利用性,评价其在处理废水中的应用前景。