论文部分内容阅读
染料废水色度深、毒性大、难降解,对环境污染的危害非常大,用现有环境技术很难将其从水中除去,因此染料废水的治理已受到全球范围的高度重视。光催化技术能够实现有机物的降解与矿化,具有反应速度快,工艺成本低,运行条件温和且不产生二次污染的优点,是一种适用于染料废水处理的新工艺。碘氧化铋是卤氧化铋中禁带宽度最小的催化剂,对光的吸收范围最广,具有较好的可见光光催化性能,但是碘氧化铋光催化剂仍然存在可见光利用率低、有机物矿化率低和光催化剂稳定性差的缺点,制约了其在实际环境污染治理中的应用。基于碘氧化铋光催化剂存在的诸多缺点,本文主要进行了以下研究工作:1、以水杨酸作为结构调控剂,通过低温液相沉淀法制备BiOI光催化剂,采用XRD、FESEM、EDX、BET等对其形貌和结构进行表征,考察了合成条件和光催化条件对BiOI光催化剂光催化降解染料性能的影响,结果表明BiOI光催化剂具有多孔的片状或层状结构,片层之间形成堆砌。BiOI光催化剂结晶度较高,能隙为1.83 eV,对应的吸收边为678 nm。当Bi3+与水杨酸摩尔比为1:1、Bi3+/I-摩尔比为1:1、反应温度为25℃、反应pH为4、反应时间为3 h时,所制备的BiOI光催化剂的光催化降解甲基橙染料性能达到最大值。LED灯光照60 min时,BiOI光催化剂(0.1 g)对甲基橙染料(100 mL 10 mg/L)的光催化降解率达到95.8%,5次循环利用后BiOI光催化剂的光催化降解染料性能为80.2%,BiOI光催化剂光催化降解甲基橙染料符合准一级动力学,空穴(h+)和超氧离子自由基(×O2-)为其光催化降解染料过程中的主要活性物质。2、采用低温原位液相沉淀法制备BiOI/GO光催化剂,采用XRD、FESEM、XPS、EDX、BET等对其形貌和结构进行表征,考察了合成条件和光催化条件对BiOI/GO光催化剂光催化降解染料性能的影响,结果表明BiOI/GO光催化剂BiOI为片状或层状,片层之间形成堆砌,氧化石墨烯薄膜与BiOI接触紧密。BiOI/GO光催化剂结晶度较高,能隙为1.81 eV,吸收边为685 nm。XPS谱图表明BiOI/GO光催化剂具有BiOI的Bi-O键和I-O键以及氧化石墨烯的C-C、C=C、C-H键、C-O键和O-C=O键。当GO含量为2%、Bi3+/I-摩尔比为1:1、反应温度为25℃、反应pH为3、反应时间为2 h时,所制备的BiOI/GO光催化剂的光催化降解甲基橙染料性能分别达到最大值。LED灯光照60 min时,BiOI/GO光催化剂(0.05g)对甲基橙染料(100 mL 10 mg/L)的光催化降解率达到90.1%,5次循环利用后BiOI/GO催化剂的光催化降解染料性能为78.2%,BiOI/GO光催化剂光催化降解甲基橙染料符合准一级动力学。氧化石墨烯的加入可以降低BiOI/GO光催化剂的发光强度,空穴(h+)和超氧离子自由基(·O2-)为其光催化降解染料过程中的主要活性物质。