AgBr/Zn3(OH)2V2O7·2H2O复合催化剂的制备及其可见光催化性能研究

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当今世界,全球性环境污染和资源短缺问题使得光催化技术受到越来越多的关注,而研发与制备新型高效的可见光催化材料成为了该领域的热点课题。钒酸盐类化合物具有良好的光催化活性,焦钒酸锌(Zn3(OH)2V2O7·2H2O,简写成ZVO)是其中一种重要的钒酸盐类材料,具有特殊的多孔框架结构,但其对太阳光利用率低,可见光催化活性也较低。为改善焦钒酸锌的可见光催化活性,本论文采用复合窄带隙溴化银(AgBr)的方法,通过水热和沉淀两步制备了不同质量比的χ-AgBr/ZVO复合催化剂,通过XRD、SEM等多种技术手段进行表征,以亚甲基蓝为探针污染物,考察了 χ-AgBr/ZVO催化剂的可见光催化活性,筛选出效果最佳的催化剂的制备条件,进一步探索了复合催化剂可见光催化降解亚甲基蓝和甲基橙的影响因素以及催化剂的重复使用性能。本论文的主要研究结论如下:(1)前驱液pH=10、120℃水热10h、AgBr与ZVO的质量比为0.20时,制备的0.20-AgBr/ZVO复合催化剂的可见光催化活性最好,同等条件下,1.0g/L的催化剂在120min内对亚甲基蓝(10mg/L)的降解效果比单独的焦钒酸锌提高了 220%。(2)0.20-AgBr/ZVO复合催化剂对亚甲基蓝的降解实验表明:亚甲基蓝初始浓度为10mg/L、催化剂投加量为1.5g/L、溶液pH在4-10的范围内,光照120min后,亚甲基蓝的脱色率均能达到90%左右;NaCl对亚甲基蓝的降解有抑制作用,而Na2SO4则有促进作用;该催化剂的光催化性能的稳定性较好,重复使用4次后,光催化引起的脱色率变化不大。(3)0.20-AgBr/ZVO复合催化剂对甲基橙的降解实验表明:甲基橙初始浓度为20mg/L、原始pH条件下、催化剂投加量为1.5g/L时,光照5h后,甲基橙脱色率达到最大,为86%;pH对甲基橙的光催化降解的影响不大;Na2SO4对甲基橙的降解起促进作用;随着催化剂重复使用次数的增加,脱色率逐渐下降。(4)亚甲基蓝和甲基橙的可见光催化降解过程基本符合一级反应动力学模型,表观反应速率常数k随溶液初始浓度的增大而逐渐减小。
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