钨酸铋复合光催化剂的制备、表征及光催化性能研究

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近些年人们越来越重视水环境污染问题,寻求一种高效环保的治理方法成为广大科研工作者的共同目标。光催化技术具有清洁、方便、温和等优点,引起社会广大关注。其中,Bi2WO6作为可见光响应光催化剂之一,具有特殊的物相结构、良好的物理化学性质。在可见光利用和光催化降解污染物方面,Bi2WO6已表现出良好的应用前景。本文采取对Bi2WO6改性的方式,制备出复合光催化剂。通过探究复合光催化剂降解环丙沙星的能力,评价其光催化性能。分别采用水热合成法和溶胶凝胶法制备出Bi2WO6纳米材料和Co0.5Zn0.5Fe2O4磁基体,在超声的作用下,合成出不同质量比的Bi2WO6复合磁性光催化剂。对Bi2WO6复合磁性光催化剂分别进行物相结构、形貌结构、比表面积等分析,结果表明,Bi2WO6复合磁性光催化剂的主要物相为Bi2WO6,且结晶度增大。光催化降解环丙沙星研究表明,以500W氙灯为光源,当复合质量比为1:8、光催化剂投加量为75mg、环丙沙星溶液浓度为10mg.L-1、环丙沙星溶液pH为7时,光催化反应120min后Co0.5Zn0.5Fe2O4/Bi2WO6复合磁性光催化剂对环丙沙星的降解率达到最大值92.24%。采用水热合成不同质量比的高岭土/Bi2WO6复合光催化剂。对高岭土/Bi2WO6复合光催化剂分别进行物相结构、形貌结构、比表面积等分析,结果表明,高岭土/Bi2WO6由纳米片自组装而成,呈花球状。高岭土的掺入,使光催化剂的粒径变大。以环丙沙星为目标污染物,考察高岭土/Bi2WO6复合光催化剂的光催化性能发现,当高岭土的掺入量为8wt%时,高岭土/Bi2WO6对环丙沙星的降解效果最好。在光催化反应过程中,光催化剂投加量、环丙沙星初始浓度和pH三个因素对环丙沙星的降解均有一定的影响。以500W氙灯为光源,当光催化剂投加量为50mg、环丙沙星溶液浓度为5mg·L-1、环丙沙星溶液pH为7时,光催化反应120min后8wt%高岭土/Bi2WO6复合光催化剂对环丙沙星的降解率达到最大值97.7%。运用响应曲面法对8wt%高岭土/Bi2WO6复合光催化剂降解环丙沙星的综合效果进行了研究,最后得出各个反应条件的最优值:光催化剂投加量为60mg、环丙沙星溶液初始浓度为6.5mg·L-1、环丙沙星溶液pH为7.19。
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