【摘 要】
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随着抗生素滥用的情况越来越严重,抗生素污染已经成为当今亟需解决的难题。充分利用太阳能资源,开发高效的光催化剂是解决这一难题的重要手段。氯氧化铋(Bi OCl)的氧化能力强、稳定性高且无毒,在光催化降解方面有着较好的应用前景。然而,Bi OCl的带隙宽,只能吸收紫外光,而且光生载流子复合率高,光催化降解效果不理想,至今仍无法满足实际应用的需求。本文以Bi OCl为研究对象,通过复合纳米碳材料和元素掺
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随着抗生素滥用的情况越来越严重,抗生素污染已经成为当今亟需解决的难题。充分利用太阳能资源,开发高效的光催化剂是解决这一难题的重要手段。氯氧化铋(Bi OCl)的氧化能力强、稳定性高且无毒,在光催化降解方面有着较好的应用前景。然而,Bi OCl的带隙宽,只能吸收紫外光,而且光生载流子复合率高,光催化降解效果不理想,至今仍无法满足实际应用的需求。本文以Bi OCl为研究对象,通过复合纳米碳材料和元素掺杂两种方法提高Bi OCl的光催化活性,并进一步研究其活性增强机理。具体的研究内容如下:1、通过两步水热法将还原氧化石墨烯(r GO)和碳量子点(CQDs)与Bi OCl进行复合,制备Bi OCl/CQDs/r GO光催化剂。结果表明r GO能够增强Bi OCl/CQDs/r GO-10的吸附能力,使其吸附量比Bi OCl和Bi OCl/CQDs提升8.0倍。另一方面,CQDs和r GO可同时提高Bi OCl/CQDs/r GO-10的光催化活性,使其电荷分离效率和电荷注入效率分别为Bi OCl的3.8倍和8.4倍。因此Bi OCl/CQDs/r GO-10具有优异的吸附能力和光催化降解活性,在100分钟内对环丙沙星(CIP)的去除率达到87%。经过四次循环实验后,Bi OCl/CQDs/r GO-10仍保持较高的稳定性。此外,本研究提出了Bi OCl/CQDs/r GO-10光催化降解CIP的路径和机理。2、通过简单的一步水热法制备得到Co-Bi OCl/CQDs光催化剂。研究发现,当Co的掺杂量为0.2 mmol、CQDs的加入量为2 m L时,材料的光催化性能最佳。可见光照射下,Co Bi C2在100 min能降解79.6%的环丙沙星,其速率常数为Bi OCl的10.5倍。光催化活性的提高归因于掺杂的Co和复合的CQDs能增强半导体的光吸收能力,有效分离光生电子和空穴,抑制载流子的复合。最后,还研究了Co Bi C2在可见光照射下催化降解CIP的机理。
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