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目前环境污染问题日趋严重,制备与研发充分利用太阳光降解污染物的可见光催化材料成为了环境科学、材料学及化学等领域的研究热点。早期关于可见光催化剂的研究主要集中在对TiO2等宽禁带半导体的修饰改性,但由于宽禁带半导体本身能带结构的特点限制了其发展。因此,研发新型的窄禁带半导体光催化剂便逐渐兴起。其中钒酸盐作为新型可见光催化剂之一,近年来逐渐引起学者的关注。 本论文研究内容主要包括以下几个方面: (1)以Zn(NO3)2·6 H2O、AgNO3和NaVO3为原料,采用水热法合成Ag-Zn3(VO4)2催化剂,并通过XRD,SEM,TEM,UV-vis DRS,BET等表征手段对催化剂进行表征分析。以甲基橙为探针污染物,通过可见光降解甲基橙实验,确定Ag-Zn3(VO4)2的最佳合成条件为:n(Ag+)/n(Zn2+)=0.15,前驱液pH=10,160℃水热反应16h,后在600℃煅烧4h。 (2)利用合成的最佳Ag-Zn3(VO4)2进行甲基橙的催化降解条件实验,结果表明:催化剂对甲基橙的吸附作用较小;中性条件下甲基橙溶液的降解速率最快,脱色率最高;H2O2促进甲基橙的降解,而NaCl和Na2SO4均抑制甲基橙的降解,且Na2SO4的抑制作用更为显著;甲基橙的脱色率随催化剂投加量的增加先升高之后略有降低;重复使用实验表明,Ag-Zn3(VO4)2光催化性能的稳定性较好。 (3)通过降解亚甲基蓝和对硝基苯酚,进一步考察Ag-Zn3(VO4)2的可见光催化性能。与甲基橙的降解结果类似,亚甲基蓝和对硝基苯酚的脱色率随催化剂投加量的增加先升高后降低。 (4)甲基橙、亚甲基蓝和对硝基苯酚的光催化降解均符合一级反应动力学方程。 本课题研究将进一步拓宽钒酸盐光催化剂的研究领域,研究成果对于染料废水及其它难降解有机污染物的处理具有一定的理论指导和现实意义。