电纺法制备BiVO4纳米纤维及其光催化性能的研究与优化

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随着工业化水平的提高和人口的快速增长,造成环境的严重污染,尤其是有机染料废水污染。所以为了治理环境问题,亟需寻找一种高效、绿色环保的方法。近几年反应条件温和,操作简单,二次污染小等优点使光催化技术获得了研究者更多的青睐,成为一种很有发展前景的解决污染问题的方法。而BiVO4材料本身无毒性、化学性质稳定、具有较窄的禁带宽度,所以其作为新型的半导体光催化材料是当前研究的热点。本论文主要以BiVO4为探究目标,通过静电纺丝方法,可控合成新型BiVO4纳米材料,并为了提高光催化性能,利用紫外光还原法,制备出Ag2O-BiVO4复合半导体催化材料,并对其影响光催化活性的各因素及循环稳定性进行了探究。本文的主要研究内容如下:1.以Bi(NO33?5H2O为Bi源,VO(acac)2为V源,DMF为溶剂,PVP为助纺剂,通过静电纺丝方法,合成出长程连续的BiVO4纳米纤维,并寻找最佳光催化活性。通过改变煅烧的温度制备出三种不同温度的样品,发现在500oC时的样品结晶度最好,比表面积达29.14m2/g,可降解89.3%的罗丹明B。此条件为最佳制备条件,并对其循环稳定性进行了探究,对比光催化反应前后的XRD图谱,说明其稳定性较好。2.以硝酸银为Ag源,采用紫外光还原法对煅烧温度为500oC的BiVO4表面负载Ag2O来提高其光催化性能。通过表征知道Ag2O的负载对样品的晶相结构并没有影响,但其催化性能明显提高了。究其原因是形成p-n型复合半导体材料,阻碍了光生载流子的再一次结合,进而提高了光催化性能且10%Ag2O-BiVO4样品的降解率可达到98.47%。进一步实验探究催化剂用量、染料初始浓度对10%Ag2O-BiVO4样品在降解罗丹明B溶液过程中的作用,并分析Ag2O-BiVO4复合材料在光催化过程中的反应机理。同时通过循环稳定性实验证明其是一种可重复使用的材料。实验最后又探索了Ag2O-BiVO4复合半导体材料对废水中非金属I-的吸附性能,发现在最初浓度为20mg/l时,8h基本达到吸附平衡点,吸附值最大可达18mg/g,所以该复合半导体材料也可以拓展应用到放射性核废水。
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