還原氧化石墨基光催化劑的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、自光催化技術(shù)發(fā)現(xiàn)以來(lái)，利用光催化劑降解有機(jī)污染物的研究得到了迅速發(fā)展，受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。但在實(shí)際應(yīng)用中，目前應(yīng)用最廣的光催化劑 TiO2還存在著諸多缺陷：如禁帶寬度較大、光生電子與空穴對(duì)易再?gòu)?fù)合、尺寸偏大等。因此，除了對(duì) TiO2改性，開(kāi)拓新的光催化材料及其改性材料也是解決此類(lèi)問(wèn)題的辦法之一。ZnO是一種性能優(yōu)異的寬帶隙半導(dǎo)體材料，在降解某些有機(jī)物方面具有比 TiO2更高的催化活性；而B(niǎo)iVO4在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有明顯的吸收，能夠

2、有效的降解有機(jī)污染物，具有良好的可見(jiàn)光光催化活性。
　　基于此，本文制備了 BiVO4和 ZnO，并結(jié)合氧化石墨高理論比表面和良好導(dǎo)電性的特點(diǎn)，分別對(duì)其進(jìn)行改性，形成了兩種還原氧化石墨基復(fù)合光催化劑，以亞甲基藍(lán)和氯霉素為目標(biāo)降解物，評(píng)價(jià)了所制備的光催化劑的性能。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　(1)以 Bi(NO3)3?5H2O和 NH4VO3為原料，采用一鍋水熱法合成了單斜晶型的BiVO4納米顆粒，其呈多面體結(jié)構(gòu)，平均孔徑為3.5

3、4nm，比表面積為12.2 m2/g，禁帶寬度為2.31eV，具有良好的可見(jiàn)光吸收性能?？疾炝似渲饕绊懸蛩?，確定其最佳合成條件為：水熱前驅(qū)體pH=1.2，水熱反應(yīng)時(shí)間9h，水熱反應(yīng)溫度180℃。在氙燈照射下140min，對(duì)亞甲基藍(lán)降解率達(dá)到81.3％，對(duì)氯霉素降解率達(dá)到61.6%，在可見(jiàn)光下表現(xiàn)出良好的催化降解能力。
　　(2)采用水熱法制備了 BiVO4/rGO納米復(fù)合光催化劑。通過(guò)其對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的降解，優(yōu)化了水熱反應(yīng)條件，

4、以XRD、FT-IR、BET、SEM等測(cè)試手段，對(duì)所制備的一系列樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：在 pH=7，GO摻雜量為15%，水熱溫度為180℃，水熱時(shí)間為6h時(shí)，所制得的BiVO4/rGO樣品催化效果最好。BiVO4/rGO樣品的平均孔徑為4.32nm，比表面為16.0 m2/g，禁帶寬度為2.2eV，所制備的復(fù)合催化劑具有良好的可見(jiàn)光響應(yīng)。在氙燈下照射140min，制得產(chǎn)品對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率可達(dá)93.2%，對(duì)氯霉素的降解率可達(dá)78.8

5、%。
　　(3)以乙酸鋅和氫氧化鈉為原料，乙二醇為反應(yīng)液，采用醇熱法合成了 ZnO/rGO樣品，根據(jù)其對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率變化曲線，確定了其最佳醇熱反應(yīng)條件為：反應(yīng)前驅(qū)體pH=9，GO摻雜量為5%，反應(yīng)溫度為140℃，反應(yīng)時(shí)間為6h。所制備的ZnO/rGO樣品平均孔徑為13.6nm，比表面為26.2 m2/g，禁帶寬度為3.01eV，復(fù)合物中 ZnO直徑約為200nm~1μm，長(zhǎng)度約為3~8μm。所制備的ZnO/rGO具有良好的紫外