【摘 要】
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由于工业的迅速发展,环境污染日益严重,为了治理污染物和保护环境,绿色环保的光催化技术成为环境环保领域的研究热点。TiO2和ZnO等传统光催化剂只能吸收波长较小的紫光,限制了其实际应用。Bi2WO6是一种窄禁带半导体,对可见光有较高的利用率和化学性质稳定等优点,成为新的研究方向。但是纯Bi2WO6的量子效率低。因此,为了提高量子效率,本文围绕Bi2WO6光催化材料,对其进行多种方法改性,提高其量子效
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由于工业的迅速发展,环境污染日益严重,为了治理污染物和保护环境,绿色环保的光催化技术成为环境环保领域的研究热点。TiO2和ZnO等传统光催化剂只能吸收波长较小的紫光,限制了其实际应用。Bi2WO6是一种窄禁带半导体,对可见光有较高的利用率和化学性质稳定等优点,成为新的研究方向。但是纯Bi2WO6的量子效率低。因此,为了提高量子效率,本文围绕Bi2WO6光催化材料,对其进行多种方法改性,提高其量子效率,并研究了提高量子效率的机制。主要研究内容如下:1、通过水热法制备了具有三维结构花球状的Bi2WO6光催化材料,研究了水热温度对样品晶体结构、形貌、光学性质和光催化性能的影响。由二维（2D）纳米片堆积形成的三维（3D）花状结构的Bi2WO6光催化材料,随着水热温度的升高,2D纳米片的自组装的花叶越来越有序。水热温度越高,Bi2WO6的结晶度越好,光生电子和空穴的复合越低,比表面积越小。水热温度为160℃时,得到的Bi2WO6的比表面积为20.8 m~2/g,禁带宽度为2.58 eV,具有最高的光催化活性,光照60 min后,对MB的光催化降解率为80.6%,一级反应速率常数为0.018 min-1。2、采用Sn元素掺杂对Bi2WO6进行改性,研究了Sn掺杂其对晶体结构与光催化性能的影响。Sn掺杂引入了晶体缺陷,降低了光生电子-空穴对的复合率,并且增大了比表面积,提高了光催化活性。当Sn/Bi摩尔比为2%时,Sn掺杂Bi2WO6光催化活性最高,光照60 min后,对MB的光催化降解率为92.0%,一级反应速率常数为0.030 min-1,为纯Bi2WO6的1.7倍。3、采用半导体Bi2WO6进行改性,研究了BiOI耦合对其对晶体结构与光催化性能的影响。BiOI耦合增加了可见光的吸收,并且抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了光催化活性。当BiOI与Bi2WO6摩尔比为40%时,BiOI/Bi2WO6光催化活性最高。光照40 min后,对MB的光催化降解率99.0%,一级反应速率常数为0.089 min-1,为纯Bi2WO6的4.9倍。4、同时采用Sn掺杂与BiOI耦合对Bi2WO6进行复合改性,制备了Sn/Bi摩尔比为2%,BiOI/Bi2WO6摩尔比为40%的Sn掺杂BiOI/Bi2WO6复合光催化剂。Sn掺杂与BiOI耦合在提高比表面积上产生了协同效应,复合光催化剂具有最大的比表面积,显示了比单一改性更高的光催化活性。光照40 min后,将MB完全降解,其一级反应速率常数为0.102 min-1,为纯Bi2WO6的5.7倍。
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