BiOCl基复合光催化剂的制备与光催化性能研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:q418004922
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随着工业和生活污水中排放有机污染物的逐年积累使得生态环境受到严重破坏,对环境污染的控制和治理已成为人类亟待解决的重要难题。探索耗能低、方法简单、高效能的降解染料的技术,尤其是一种能够有效利用太阳能实现降解污染物的技术及其材料的研究已成为污水处理的研究热点。近几年,利用TiO2、ZnO等半导体进行光催化降解有毒、有害有机污染物的研究发展迅速。然而,研究者普遍认为这一类半导体的光谱响应范围小,仅占太阳光谱约4%,而具有高活性可见光光催化剂的研制是实现高效利用太阳能的关键。铋系半导体材料大部分是窄带隙半导体,并且具有独特的晶体结构和电子结构,在光催化降解有毒污染物方面表现出良好的应用前景。本论文以 BiOCl为主要研究对象,半导体复合为主要研究手段开展了提高BiOCl光催化性能的相关研究。  采用共沉淀法合成Bi2O2CO3/BiOCl纳米片复合光催化剂。对复合光催化剂进行了XRD、SEM、EDS、XPS和DRS的形貌、结构、元素成分和光谱性能的分析。结果表明复合光催化剂具有片状结构,Bi2O2CO3与BiOCl构成异质结构,并有利于光生电子转移。以罗丹明B(RhB)溶液为目标染料对材料进行了光催化性能的测试,在可见光下对RhB染料表现出优异的光催化降解活性,确定了Bi2O2CO3和BiOCl的最佳复合比例。光催化活性物种捕获实验结果表明光生电子在光催化过程中起到主导作用。  利用离子交换法制备 BiOCl/AgCl纳米片复合材料并利用甲基橙(MO)为目标降解物评价其光催化性能。通过调节硝酸银量以及离子交换时间得到不同复合比例的BiOCl/AgCl复合材料。利用XRD、SEM、TEM、HRTEM、EDS、XPS、DRS等测试手段深入分析BiOCl/AgCl复合材料光催化性能增强的原因。结果表明复合材料的异质结构扩展了BiOCl半导体材料的光谱响应范围,有利于改善材料光催化活性。对样品进行的光催化活性物种的捕获实验验证了光生空穴是光催化反应中的主要活性物种,与·OH、Cl·共同参与降解染料的氧化还原反应。  BiOCl二次复合制备CuO/BiOCl纳米复合材料,并使用XRD、SEM、TEM、HRTEM、EDS、XPS、Raman、DRS等测试对材料进行表征。以甲基橙(MO)溶液模拟有机污染废水评价CuO/BiOCl样品的可见光光催化性能,考察了不同复合比例对复合光催化剂材料的光催化性能的影响。研究结果表明,CuO/BiOCl光催化剂对 MO染料溶液有较好的光催化降解效果,其中复合比例为4%(w/w)的CuO/BiOCl样品具有最佳降解效率。通过对样品进行光催化活性自由基捕获实验研究该复合材料对 MO溶液的降解机理,结果表明在光催化过程中光生空穴是主要活性物质,与·OH、Cl·共同参与降解染料的氧化还原反应。
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