三种含铋化合物光催化剂的合成及性能研究

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工业废水、生活污水、农药和放射性物质的大量排放严重污染了地表水和地下水。其中部分是能够对人类造成严重影响的持久性有机污染物(POPs)和内分泌干扰物(EDCs)。在各种芳香族化合物中,苯酚是一种重要的有机化工原料,在医药、农药和塑料等行业有重要的应用,被广泛用于生产酚醛树脂,双酚A,水杨酸等多种化工产品,它对皮肤和粘膜有严重的腐蚀作用。由于苯酚的生物毒性和稳定性,用传统的微生物方法降解有很大的难度。光催化技术,一种高级氧化技术,是将这些难生物降解的有机物完全降解为无机物和CO2的一种有效的方式。由于农药废水的高毒性的影响和巨大的使用量,一直是困扰研究人员的难题。光催化技术能够摧毁磷和含氮有机化合物的结构,使它失去毒性。染料废水由于具有高色度和强烈的毒性而难于处理,利用光催化法可使其在几小时内完全脱色。论文的主要研究如下:   (1)通过水热法合成了一种新型光催化剂Bi6O6(OH)3(NO3)3·1.5H2O,Bi(NO3)3·5H2O是唯一的原料,合成中未加入模板剂和pH调节剂。通过苯酚和偶氮染料在紫外光下降解表征其光催化活性。大部分的苯酚能够在光照60分钟后被降解。通过加入自由基捕获剂研究降解的机理。中间产物通过高效液相色谱-质谱测定,并推断出降解过程。自由基捕获和苯酚降解过程都表明空穴是反应过程中的主要活性物质。   (2)研究不同的碳源对碳酸氧铋的形貌及降解效果的影响,柠檬酸和NaHCO3做碳源时,不对体系调节pH,无法生成碳酸氧铋,乙醇和尿素做碳源时,产物降解效果相似,紫外光照下12分钟能使罗丹明B褪色,而乙醇做碳源时合成的产物更薄。加入相同量pvp,产物变厚,降解速率降低,使用乙醇做碳源降解变慢的趋势较缓。   (3)使用CTAB作为溴源和模板,水热法合成了BiOBr。调节溶剂和反应时间确定最佳反应条件。水和乙醇作为溶剂时降解效果最好,反应时间12小时和24小时的样品对比发现,反应时间延长,晶体有各向异性的生长。沿(102)晶面生长的样品比沿(001)晶面生长的样品有更好的催化效果。对产物的物理化学特性进行了表征,可见光下降解罗丹明B研究了其光催化效率。降解16分钟后罗丹明B彻底才脱色,降解6小时候89.6%的TOC被移除。捕获实验表明O2-是主要的活性物质。
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