AgIO3/BiOIO3、ZrGeO4和CeHIO6·4H2O的制备及其降解有机染料的性能研究

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在能源匮乏和环境污染的双重危机下,发展可用于污染物节能治理的催化剂具有重要意义。光催化技术是可在室温下利用太阳光降解污染物的一种节能技术。本文制备了一种新型的AgIO3/BiOIO3复合型化合物,在可见光下以有机染料为模型污染物,研究了其光催化降解污染物的性能。目前大多数光催化剂在具有高的太阳光利用效率的同时,难以兼具高的光催化性能、高的化学稳定性。因此,摆脱对光照的依赖,制备在室温下(不需加热)就能高效降解污染物的低温催化剂,是污染物治理的另一有效的节能途径。本文制备了ZrGeO4化合物和CeHIO6·4H2O化合物,以有机染料为模型污染物,研究它们降解污染物的性能。它们可在完全避光的条件下体现出对有机染料高的降解性能和高的稳定性。本文研究结果简介如下:(1)通过水热法成功制备了一系列不同AgIO3掺杂量的复合型化合物AgIO3/BiOIO3。在可见光照射下,AgIO3掺杂量为5%的AgIO3/BiOIO3(Ag-Bi-5)降解罗丹明B(RhB)的活性要高于掺杂量为1%、10%、15%的样品。通过测试,发现Ag-Bi-5样品的光电流响应较强。因此,认为该样品的载流子复合率较低,从而表现出较高的光催化活性。并且重复使用5次后,Ag-Bi-5活性没有降低。最后,探索了在染料降解中起作用的主要活性物种。(2)通过水热法成功制备了ZrGeO4化合物。它为粒径在10-20 nm的纳米粒子,具有Scheelite型晶相。ZrGeO4样品在室温无光照条件下显示出较高的罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)降解活性。在使用3个循环后,它的活性没有明显降低并且在降解实验中其化学组成没有发生变化,它的活性明显高于先前报道的CeGeO4和ZrHIO6·4H2O的活性。最后,探索了在染料降解中起作用的主要活性物种。(3)通过简便的沉淀法成功制备了一种新型、高效的CeHIO6·4H2O化合物。CeHIO6·4H2O样品本质上是一种黄色无机半导体,它的粒径为0.2-10μm,带隙为2.75eV,比表面积为1.52 m2·g-1,具有无定形结构。在室温、无光照的条件下,CeHIO6·4H2O样品在对RhB、甲基橙(MO)和MB的降解中体现出高活性,其活性明显高于先前报道的ZrGeO4、Ce(IO34、CeGeO4、ZrHIO6·4H2O和Ce掺杂的MoO3。在使用3个循环后,它的活性没有明显损失,而且在实验过程中CeHIO6·4H2O的化学组成没有发生变化。最后,探索了染料降解的主要活性物种和有关机理。本研究结果对污染物的节能治理,以及对以此功能为定向的光催化剂、催化剂的设计和制备具有借鉴意义。
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