鉍系Z型復(fù)合光催化劑制備及其凈化甲苯性能研究.pdf

1、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)是室內(nèi)空氣的主要污染物之一，光催化氧化技術(shù)因操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)溫和等特點(diǎn)在室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。鉍系光催化劑作為一種重要的可見(jiàn)光催化材料，成為了光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但單一的鉍系光催化劑光生載流子易復(fù)合，降低光催化活性，嚴(yán)重制約了其在空氣凈化、有機(jī)污染物降解等環(huán)境治理方面的應(yīng)用。針對(duì)這一問(wèn)題，本論文擬選用窄禁帶光催化劑(BiVO4、 Bi2O3和g-C3N4)，通過(guò)制備可見(jiàn)光化Z型復(fù)合光催化劑，抑制光

2、生電子和空穴的復(fù)合，進(jìn)而提高光催化凈化VOCs性能。采用一系列表征手段對(duì)復(fù)合光催化劑的物相、光學(xué)和電化學(xué)性能等進(jìn)行分析。本論文的主要研究工作如下：
　　以還原氧化石墨烯(RGO)為電子傳遞物，以具備可見(jiàn)光響應(yīng)的BiVO4和Bi2O3為基礎(chǔ)光催化劑，利用溫和綠色的光還原法和共蒸發(fā)法制備出具有Z體系的BiVO4/RGO/Bi2O3復(fù)合光催化劑。該復(fù)合光催化劑具有更高的光催化凈化甲苯能力，7h的甲苯礦化率高達(dá)95.6％，CO2產(chǎn)率（k2

3、）分別是Bi2O3、BiVO4和BiVO4/Bi2O3的6.7、2.1和1.5倍。這主要?dú)w因于RGO的特性:(i)具有較強(qiáng)的可見(jiàn)光吸收能力，拓寬可見(jiàn)光吸收范圍;(ii)具有相對(duì)較大的比表面積，提供更多的吸附和活性位點(diǎn);(iii)具有良好的導(dǎo)電性，加速光生電子和空穴的分離，提高光催化活性。
　　采用一步煅燒法制備了不同質(zhì)量比的BiVO4/g-C3N4 Z型復(fù)合光催化劑。當(dāng)BiVO4的含量為3 wt％時(shí)，BiVO4/g-C3N4復(fù)合光

4、催化劑的光催化活性最高，具有最強(qiáng)的光催化凈化甲苯性能，其甲苯降解率分別是BiVO4和g-C3N4的5.9和3.6倍，其CO2產(chǎn)率(k)分別是BiVO4和g-C3N4的6.4和3.2倍。BiVO4/g-C3N4光催化性能的顯著提高主要?dú)w因于三個(gè)方面:(i)相對(duì)較大的比表面積和孔體積不僅提高了該復(fù)合光催化劑的吸附能力，也增加了光催化反應(yīng)的活性位點(diǎn);(ii)吸收邊的紅移促進(jìn)復(fù)合光催化劑對(duì)可見(jiàn)光的吸收;(iii)Z體系的構(gòu)建，促進(jìn)光生電子和空穴