雙親性界面可見光催化劑釩酸鉍合成及其性能研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是一項(xiàng)廉價(jià)且環(huán)境友好的技術(shù)，在廢水處理、空氣凈化等領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分誘人。然而，傳統(tǒng)的TiO2光催化劑禁帶寬度大，太陽(yáng)光利用率低，嚴(yán)重制約了它的實(shí)際應(yīng)用。其次，微納米級(jí)粉體光催化劑存在著諸如分散不均勻、易團(tuán)聚、難回收等缺點(diǎn);且表面具有親水性，在溶液中容易下沉，需要外加機(jī)械攪拌才能維持光催化反應(yīng)順利進(jìn)行，這也嚴(yán)重制約了其產(chǎn)業(yè)化。
　　本研究以解決這兩個(gè)難題為著眼點(diǎn)，成功地合成出了一種具有高光催化活性的雙親性界面可見光催

2、化劑。本論文重點(diǎn)探討了該催化劑的合成方法，并以亞甲基藍(lán)為模擬污染物，考察了其光催化活性。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3為原料，采用水熱法合成了單斜晶系BiVO4可見光催化劑，并通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了該水熱反應(yīng)的合成條件:水熱前驅(qū)液pH為4，18O℃水熱反應(yīng)6h合成的BiVO4屬于單斜晶系，在可見光照射下對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的降解效果最好。
　　(2)探討了亞甲基藍(lán)光催化降解的影響因素、動(dòng)力

3、學(xué)模型和光催化反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明，當(dāng)BiVO4的加入量為3 g/L，亞甲基藍(lán)初始溶液為堿性，初始濃度為10 mg/L，通氣量為100 mL/min時(shí)，可見光照射180 min，亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)90％以上;單斜晶系BiVO4對(duì)亞甲基藍(lán)的降解服從Langmuir-Hinshelwood動(dòng)力學(xué)模型。初步探討認(rèn)為，本實(shí)驗(yàn)中所合成BiVO4具有高的可見光催化活性可能與有機(jī)染料亞甲基藍(lán)光敏化有關(guān)。
　　(3)以BiVO4為內(nèi)核，采用雙層包覆

4、然后除去中間層的方法合成了具有中空結(jié)構(gòu)的核殼光催化劑。TEM、FT-IR、TG和DTA等表征分析證明了中空層及外殼上多孔的存在。并考察了中空核殼粒子形成過(guò)程中各影響因素，得出:包覆碳層時(shí)水熱反應(yīng)溫度為180℃，水熱反應(yīng)時(shí)間為3 h;包覆ZrO2層時(shí)ZrOCl2溶液濃度為0.05 mol/L，懸濁液pH為3.5;煅燒除去碳層時(shí)煅燒溫度為500℃，煅燒時(shí)間為3h時(shí)，得到的中空結(jié)構(gòu)核殼粒子可見光催化活性最高。
　　(4)采用正十八烷基三

5、氯硅烷對(duì)中空核殼粒子表面進(jìn)行部分改性，合成了雙親性界面光催化劑。FT-IR、TG和DTA等表征分析證明了該粒子表面有機(jī)疏水基團(tuán)的存在。對(duì)其穩(wěn)定性及光催化活性考察發(fā)現(xiàn):由中空核殼粒子改性合成的雙親性界面光催化劑在光穩(wěn)定性方面比由裸露BiVO4改性合成的雙親性界面光催化劑更加優(yōu)越。同時(shí)，所得的雙親性界面光催化劑可以在氣液界面處吸收垂直入射的太陽(yáng)光，在無(wú)攪拌狀態(tài)下進(jìn)行光催化反應(yīng);該光催化劑不僅可以從界面處簡(jiǎn)單回收，而且作為處理對(duì)象的廢水即使很