BiVO4-HNTs復(fù)合光催化材料的制備與性能研究.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)面臨能源匱乏與環(huán)境污染的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，從而如何利用最少的化石能源來完成更多更徹底的污染處理成了一大突破。釩酸鉍作為一種對(duì)可見光有響應(yīng)的半導(dǎo)體催化材料，一經(jīng)提出就倍受學(xué)者們的關(guān)注，但是純釩酸鉍的顆粒尺寸相對(duì)較小，比較容易懸浮于空氣中或水體中不易做到分離與回收再利用，可能會(huì)造成二次污染。對(duì)于這種情況目前最有效的方法是將光催化劑與其他天然礦物相結(jié)合制備成一種復(fù)合的光催化材料，利用礦物材料的穩(wěn)定性與較快的沉淀速度達(dá)到催化劑的分離與回收再利用

2、。埃洛石因其較大的比表面積與價(jià)格相對(duì)低廉是一種應(yīng)用較為廣泛的載體材料。
　　埃洛石(HNTs)是一種具有納米管狀結(jié)構(gòu)的天然礦物，因其的特殊結(jié)構(gòu)與相對(duì)廉價(jià)被視為一種可以替代碳納米管的天然材料。此外埃洛石基于大的比表面積與較多的表面活性分子，使其具有較強(qiáng)的吸附性能與較高的裝載能力。因?yàn)榘Ｂ迨倪@些特性使得其有著較大的應(yīng)用空間。然而由于埃洛石常伴生雜質(zhì)礦石，對(duì)其純度有著較大的影響，若不加以提純處理，會(huì)限制其實(shí)際應(yīng)用。
　　本論文首

3、先對(duì)埃洛石進(jìn)行預(yù)先的純化處理，再利用了埃洛石與釩酸鉍的特性制備出一種新型的光催化材料BiVO4/HNTs復(fù)合光催化材料，最后考慮幾種提高光催化效率的方案并討論。本文利用鹽酸酸洗的方法對(duì)埃洛石進(jìn)行純化處理，然后利用白度儀、SEM、XRD、BET對(duì)所得樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明，埃洛石通過酸洗后其白度得到一定的提高，最優(yōu)純化條件為鹽酸濃度為30％時(shí)水浴溫度為70℃攪拌時(shí)間為2h得到的埃洛石粉體具有最高的白度值由原礦的47.2提升至70.3，此外

4、經(jīng)酸洗后的埃洛石不僅白度得到提高隨之提高的有其比表面積，由原先的47.37m2/g增加至127.40m2/g，對(duì)埃洛石純度有影響的主要雜質(zhì)成分Fe2O3的含量由2.56％降至0.25％。
　　其次本論文選擇了兩種不同的方法制備BiVO4/HNTs復(fù)合光催化材料:溶膠凝膠法與水解沉淀法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，膠凝膠法制備的BiVO4/HNTs復(fù)合光催化材料，因其煅燒溫度低，釩酸鉍的結(jié)晶性好，光催化性能良好光照5h對(duì)25mg/L的亞甲基藍(lán)溶液

5、的降解率達(dá)到了97％。水解沉淀法制備的BiVO4/HNTs復(fù)合光催化材料有著較高的催化效率和較強(qiáng)的吸附性能，光催化性能良好光照2h對(duì)25mg/L的亞甲基藍(lán)溶液的降解率達(dá)到了100％。為了進(jìn)一步提高釩酸鉍的光催化性能，本文還考慮了兩種提高復(fù)合光催化的催化效率，半導(dǎo)體復(fù)合與捕獲劑的協(xié)助催化。
　　最后本文通過g-C3N4與BiVO4/HNTs復(fù)合光催化材料的復(fù)合、電子/空穴捕獲劑的加入對(duì)釩酸鉍的光催化性能進(jìn)行優(yōu)化。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)加

6、入g-C3N4的量為40％時(shí)所得到的催化速率最快，相比同等條件下的僅光催化部分的降解率由最初的42.8％增大到51.3％。當(dāng)電子捕獲劑AgNO3的加入時(shí),同等條件下BiVO4/HNTs復(fù)合光催化材料的催化部分由原先的未加入捕獲劑的44％增加至81.4％，而加入空穴捕獲劑時(shí)，同等條件下BiVO4/HNTs復(fù)合光催化材料的催化部分由原先的未加入捕獲劑的44％增加至82.3％。所以半導(dǎo)體復(fù)合與捕獲劑的協(xié)助催化均可以增加BiVO4/HNTs復(fù)合