碳酸氧铋的改性及其光催化氧化NO性能研究

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随着经济社会的快速发展,石化燃料的使用、汽车尾气的大量排放以及室内装潢所造成的污染,使得空气中的氮氧化物(NOx)含量急剧升高。其中NOx在室内环境下,低浓度(ppb级别)便会引发人体呼吸道疾病,进而威胁人类的身体健康。目前常用的NOx处理方法是吸附剂吸收法,液体吸收法,生物法等。这样的方法所需处理条件较高,不适用于去除室内环境中低浓度的NOx。近年来发展起来的半导体光催化技术,在处理室内低浓度的NOx时有着清洁、安全等优点,因此受到大家的密切关注。而制备性能良好的光催化剂一直是核心内容之一。Bi2O2CO3作为一种铋系光催化剂,有着较强的氧化能力和良好的化学稳定性,但也存在明显的缺点,如只对紫外光有响应,电子-空穴对易复合等。因此,需要通过改性来提高它对可见光的吸收,促进载流子的迁移。基于此,本论文进行了如下工作:(1)通过引入Mo-g-C3N4(Mo-CN)来制备二维/二维复合材料,Mo-CN的引入诱导了 Bi2O2CO3(BOC)氧空位的产生,提升了 Mo-CN/BOC的光催化氧化NO活性并抑制了 NO2的生成。Mo-CN/BOC上氧空位的形成与Mo-CN和BOC之间的强相互作用有关。同时,Mo-CN/BOC阻抗和光电性质的改善表明,强界面相互作用以及形成的氧空位有效地促进了载流子的转移。(2)将磷化铟量子点(InP QDs)负载在氮修饰Bi2O2CO3(NBOC)上,制备了不同负载比例的复合材料并在可见光下进行了光催化氧化NO测试。测试结果表明,负载InP QDs后的NBOC样品在可见光下对NO的氧化率得到了提高,其中2 wt%InP QDs/NBOC样品的NO氧化率达到了 34%。这是由于InP量子点的引入增强了 NBOC的可见光吸收能力以及促进了载流子的迁移,实现了可见光下高效去除NO。(3)虽然InP QDs/NBOC的光催化活性显著提升,但是对毒副产物NO2的抑制能力不足。考虑到Mo-CN/BOC优良的NO2抑制能力,以2%InP QDs/NBOC(InP-NBOC)为基底样品,制备了 Mo-CN/InP-NBOC复合材料。结果表明随着Mo-CN相对InP-NBOC的质量比增加,复合材料光催化氧化NO过程中的NO2生成量逐渐减少。其中5 wt%Mo-CN/InP-NBOC样品不仅在可见光下的NO氧化率达到42%,其NO2生成率仅为0.9%,这使得该复合材料实现了在高效光催化氧化NO的同时,还能够减少NO2的产生。
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