Bi2S3-BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、伴隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，污染已經(jīng)嚴(yán)重地威脅到人類生命安全。光催化技術(shù)作為一門(mén)新興的能源開(kāi)發(fā)和污染治理的技術(shù)，受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。大量難去除、難降解的物質(zhì)，例如有機(jī)磷化合物、氯仿、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等可以利用此方法去除。光催化反應(yīng)對(duì)反應(yīng)條件要求相對(duì)較低，在常溫下即可進(jìn)行反應(yīng)，且對(duì)有機(jī)污染物去除效果好，目前已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
　　本論文制備了BiOX(X=Cl、Br、I)和Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合

2、光催化材料。利用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見(jiàn)漫反射(UV-Vis)和拉曼(Raman)等手段對(duì)不同條件下制備的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、形貌及性能進(jìn)行了表征；研究了不同條件下制備的Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合材料對(duì)甲基橙的光催化性能，并對(duì)其光催化降解機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　以硝酸鉍、鹵化鉀為反應(yīng)原料，利用超聲輔助水解法制備出BiOX(X=Cl、Br、I)光催化材料，并采

3、用陰離子交換法以硫代乙酰胺為硫源在BiOX(X=Cl、Br、I)表面上生長(zhǎng)出Bi2S3，通過(guò)拉曼光譜的證明在BiOX(X=Cl、Br、I)的表面的顆粒是Bi2S3。制備的Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合材料中Bi2S3的含量較少。
　　研究不同水解時(shí)間、不同去離子水量對(duì)BiOI材料的結(jié)構(gòu)和形貌的影響，且研究了Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合材料在不同復(fù)合時(shí)間和不同投料比情況下結(jié)構(gòu)和形貌的差異。研究發(fā)現(xiàn)不

4、同水解時(shí)間、不同去離子水量對(duì)BiOX(X=Cl、Br、I)材料的結(jié)構(gòu)和形貌基本沒(méi)有影響，均為較薄的不規(guī)則片狀。而不同的復(fù)合時(shí)間和不同的投料比例對(duì)Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合材料的形貌略有影響。Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br)復(fù)合材料中Bi2S3顆粒分布于BiOX(X=Cl、Br)薄片表面之上。而在Bi2S3/BiOI復(fù)合材料中Bi2S3顆粒主要分布于BiOI薄片邊緣。隨著復(fù)合時(shí)間的延長(zhǎng)和投料比例的增加，Bi2S3

5、顆粒數(shù)量均逐漸增多，但顆粒尺寸隨復(fù)合時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增大，而隨投料比的增加顆粒的尺寸反而變小。
　　研究不同水解時(shí)間、不同去離子水量下制備的BiOI的紫外可見(jiàn)吸收性能，發(fā)現(xiàn)水解時(shí)間和去離子水量對(duì)BiOI的光吸收性能略有影響；研究不同復(fù)合時(shí)間和不同投料比情況下制備的Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合材料的紫外可見(jiàn)漫反射圖譜發(fā)現(xiàn)，Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合材料對(duì)光的吸收比純BiOX(X=Cl、Br、I)有

6、所增強(qiáng)，而且出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。
　　研究發(fā)現(xiàn)，BiOCl的紫外光催化效果較好，光照120min對(duì)甲基橙的降解率達(dá)到94.53％，Bi2S3/BiOCl相較于純的BiOCl光催化效率提高不明顯，光照120min降解率為97.58%。而B(niǎo)i2S3/BiOX(X=Br、I)復(fù)合材料的光催化降解甲基橙的效果明顯高于純的BiOX(X=Br、I)。在投料比為1:1，復(fù)合120min制備的Bi2S3/BiOBr復(fù)合材料的光催化效果最好，紫外光照射1

7、00min，40mg·L-1甲基橙溶液的降解率可達(dá)到92.57%。而投料比為1:1，復(fù)合60min制備的Bi2S3/BiOI復(fù)合材料的可見(jiàn)光光催化效果最佳，在光照射180min后，20mg·L-1甲基橙溶液的降解率可達(dá)到40.98%。
　　初步探究了Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合材料光催化降解甲基橙的機(jī)理，認(rèn)為Bi2S3/BiOX(X=Cl、Br、I)復(fù)合材料的光催化性能是由于Bi2S3和BiOX(X=Cl、Br、