新型BiOX(X=Br,Cl)/蒙脱石复合材料的合成和光催化降解染料的研究

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fendynx
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由于正方氟氯铅矿(PbFCl)型结构有利于光生电子与光生空穴的产生,那么,含有此结构的卤氧化铋(BiOX)类材料的光催化性能一直作为世界各国学术研究者们的研究热点之一。蒙脱石作为地球上含量最丰富的粘土矿物之一,其低廉的价格,独特片层结构所具有的优良性能,同样已成为固体物理、材料化学和催化化学等领域的研究热点,并在光催化领域中的应用日益受到人们的重视。本论文尝试结合这两种材料的优良独特性能,通过简单的合成方法,成功合成了具有优良性能的新型光催化复合材料(BiOX-Mt)。  本论文主要进行以下几个方面的工作:  (1)在实验室条件下,成功合成了新型光催化BiOBr、BiOCl及其与蒙脱石结合的复合材料。通过对BiOX材料性能作了一些优化,初步找出光催化降解的最适条件(表征手段:XRD,IR,DRS,BET,TEM,SEM)。同时,发现新型材料BiOBr-Mt,BiOCl-Mt对酸碱具有较好的抗腐蚀性以及优良的稳定性。  (2)合成的新型光催化剂BiOBr/蒙脱石复合材料(BiOBr-Mt),在可见光照射下,通过降解目标污染物罗丹明B(RhB)实验,发现BiOBr-Mt具有理想的光催化降解性能。同时,在透射电子显微镜(TEM)中,观察到BiOBr晶体颗粒大小与分布得到了有效控制(<2 nm)。  (3)新型光催化剂BiOBr/蒙脱石复合材料(BiOBr-Mt)在合成的过程中进行了有机改性,从而提高了该光催化剂材料与目标有机污染物的亲和性。  (4)新型光催化剂即BiOBr、 BiOCl分别与蒙脱石结合的复合材料(BiOBr-Mt和BiOCl-Mt),经紫外可见漫反射(DRS)检测发现,BiOBr-Mt在可见光范围内具有很好的光吸收能力;而BiOCl-Mt在紫外光区具有很好的光吸收能力。  (5)探讨究了新型光催化剂复合材料BiOBr-Mt和BiOCl-Mt,发现其光催化活性与其固体酸特别是Bronsted酸、材料对污染物的吸附性、以及BiOX与蒙脱石的耦合等有紧密的联系。  (6)对于BiOBr-Mt和BiOCl-Mt这两种新型光催化材料,探讨了降解阳离子染料罗丹明B(RhB)与阴离子染料橙黄G(OG)的不同效果与机理。  总之,首先成功合成了新型光催化材料BiOBr-Mt和BiOCl-Mt,有效提高了单纯BiOBr、BiOCl各自的光催化能力;该类新型光催化材料BiOX-Mt相对于单纯的BiOX材料,前者具有更大的比表面积与孔径(BET),对污染物具有更好的亲和性,更强的吸附光催化性能。同时,发现蒙脱石在一定的程度上可以控制BiOBr的颗粒大小分布在一个较小的粒径水平(TEM观察),而这对光催化降解性能的提高具有重要的作用。另一方面,该类新型材料的Bronsted酸性的增加可能对于光催化活性的提高也具有积极的贡献。
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