新型鉍基鹵氧化物的制備及對偶氮染料的光催化降解.pdf

1、隨著人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展,環(huán)境污染問題越來越受到各國政府的重視,其中,對人類健康危害極大的難降解有機(jī)污染物如有機(jī)染料、多環(huán)芳烴等的降解和去除,已成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。由于這些有機(jī)物濃度低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,常規(guī)的生化降解污水方法很難去除。因此,近年來,難降解有機(jī)污染物的環(huán)境行為和處理方法的研究引起國際社會(huì)的極大關(guān)注。半導(dǎo)體光催化降解有機(jī)污染物具有降解條件溫和、分解徹底、無二次污染等優(yōu)點(diǎn),在消除有機(jī)污染物方面顯示出極其誘人的前景,尤

2、其是隨著世界能源危機(jī)的日益嚴(yán)重,利用太陽能消除污染已成為近年來最活躍的研究課題之一,對節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)具有重要意義。光催化劑是光催化反應(yīng)的關(guān)鍵,目前已有的光催化劑如二氧化鈦雖然具有無毒、化學(xué)惰性和價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn),但其能隙高,僅能在紫外線照射下使用,這就限制了它對太陽光的利用。所以,開發(fā)有效的可見光響應(yīng)的光催化劑已成為了光催化研究領(lǐng)域中最熱門的課題。鉍基鹵氧化物具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu),內(nèi)部電場很容易發(fā)生電荷分離,可以引發(fā)半導(dǎo)體表面氧化還原反應(yīng)并

3、因此提高光催化活性,可望獲得可見光響應(yīng)能力。
　　 本文自制了八種新型鉍基鹵氧化物作為光催化劑,以甲基橙(MO)作為偶氮染料代表,以其水溶液作為模擬廢水,系統(tǒng)研究了各材料的光催化氧化性能,篩選出具有良好的可見光和陽光催化活性的光催化材料。具體研究內(nèi)容如下:
　　 1、利用固相反應(yīng)法制備出系列材料Bi4MO8X(M=V,Nb,Ta;X=Cl,Br,I),使用X-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和紫外-可見分光光度計(jì)對所制樣品進(jìn)行

4、表征。結(jié)果表明,新材料為片狀晶體,顆粒粒徑大于500nm,所有樣品能隙都小于3.0eV,對可見光具有良好的吸收能力。
　　 2、分別在紫外光、可見光和太陽光照射下,以MO水溶液為模擬染料廢水,對所制材料的光催化性能進(jìn)行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在紫外光照射下,所有材料都具有良好的光催化氧化能力,當(dāng)X=Cl或M=Ta時(shí),光催化活性較高。在可見光照射下,當(dāng)M=Nb或Ta時(shí),材料具有較好的光催化活性,其光催化性能的高低和能隙大小順序不一致,在太

5、陽光照射下,各材料的光催化規(guī)律類似于可見光反應(yīng)體系,但是對可見光響應(yīng)能力較差的Bi4VO8Cl在太陽光照射下也具有較高的光催化性能。通過分析可以證明,光催化反應(yīng)是引起染料降解的主要機(jī)制。
　　 3、在可見光的照射下,系統(tǒng)研究了Bi4TaO8I對MO的降解性能,分別考察了MO初始濃度、溶液初始pH值、催化劑投加量以及光照時(shí)間對降解效果的影響,同時(shí)考察了催化劑循環(huán)使用的光催化降解效率。結(jié)果表明,隨光照時(shí)間的增加,MO濃度持續(xù)減小,降