Bi24Ga2O39光催化劑的可控制備及其可見光催化還原Cr(VI)的性能研究.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境污染問題是阻礙可持續(xù)發(fā)展的重要因素，其中由工業(yè)化快速發(fā)展帶來的水體重金屬離子污染也變得日趨嚴(yán)重。光催化技術(shù)自發(fā)現(xiàn)以來，由于其氧化還原能力強(qiáng)、無二次污染、清潔和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)受到了眾多研究學(xué)者的密切關(guān)注，并廣泛應(yīng)用于重金屬污染廢水的處理。在眾多光催化材料中，軟鉍礦因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，作為一種新型可見光響應(yīng)光催化劑得到了重點(diǎn)研究。本研究采用簡(jiǎn)單可控的水熱法合成了不同晶面暴露的軟鉍礦材料Bi24Ga2O39及Bi24Ga2O39/石

2、墨烯復(fù)合光催化材料。以六價(jià)鉻溶液為模擬污染物，研究了所制備光催化劑在可見光下（λ>400nm）的光催化還原性能，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　采用X射線粉末衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、紫外-可見漫反射光譜（UV-vis DRS）等多種表征技術(shù)分別對(duì)制得的Bi24Ga2O39光催化劑進(jìn)行了分析。XRD、SEM分析結(jié)果表明，成功制備出了暴露{111}晶面四面體形貌和{100}晶面立方體形貌的Bi24Ga2O39光催化劑。UV-

3、vis DRS分析表明，水熱法制備的光催化劑樣品對(duì)可見光的響應(yīng)范圍比固相法制得樣品更廣。制備過程中水熱反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)暴露{100}晶面的Bi24Ga2O39（BGO-C）的物相及形貌影響不大，而礦化劑的組成及成分是一種關(guān)鍵因素。光催化活性實(shí)驗(yàn)表明，樣品BGO-C對(duì)Cr(Ⅵ)的去除率最高。Cr(Ⅵ)溶液的初始pH值和初始濃度的降低、催化劑投加量的增加有利于Bi24Ga2O39光催化劑對(duì)Cr(Ⅵ)的去除。
　　Bi24Ga2O39光

4、催化劑對(duì)Cr(Ⅵ)的去除機(jī)理研究表明，溶液中Cr(Ⅵ)的去除是得到電子被光催化還原為Cr(Ⅲ)的過程?；诿芏确汉睦碚撚?jì)算結(jié)果表明，Bi24Ga2O39光催化劑（100）晶面的表面能低于（111）晶面，說明（100）晶面更容易生成，這與水熱制備實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致。由表面電子結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析結(jié)果可知，Bi24Ga2O39（100）晶面的金屬性更強(qiáng)，有利于光生電子和空穴的分離，導(dǎo)致更高的光催化活性，并通過光致發(fā)光光譜分析（PL）驗(yàn)證了這一結(jié)論。<

5、br>　　XRD、透射電子顯微鏡（TEM）、拉曼光譜（Raman）分析結(jié)果表明，Bi24Ga2O39/石墨烯復(fù)合光催化材料成功通過水熱法制得。UV-vis DRS分析表明，復(fù)合光催化劑的可見光吸收邊界出現(xiàn)了明顯的紅移現(xiàn)象，并且對(duì)可見光的響應(yīng)強(qiáng)度也明顯增強(qiáng)。PL分析結(jié)果表明，Bi24Ga2O39/石墨烯復(fù)合光催化材料具有更高的光生電子和空穴的分離效率，并且隨著石墨烯含量的增加，其分離效率越高，從而提高其光催化活性。Bi24Ga2O39/石