鹵氧化鉍磁性光催化劑的制備及其催化活性研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)已經(jīng)成為開發(fā)新能源及解決環(huán)境污染問題的有效方法之一。然而半導(dǎo)體光催化劑在實(shí)際應(yīng)用中難以回收再利用，或回收成本過高，失去回收價(jià)值，甚至可能因催化劑的回收不徹底造成二次污染。磁性光催化劑，賦予光催化劑一定的磁學(xué)性能，使其在保持較高的光催化活性下，通過外加磁場(chǎng)可以有效的實(shí)現(xiàn)回收再利用，既實(shí)現(xiàn)了資源的再利用又保護(hù)了環(huán)境，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　鹵氧化鉍因其具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和禁帶結(jié)構(gòu)，具有較高的光催化活性和穩(wěn)定性，在污染

2、物降解機(jī)理的理論研究和水處理實(shí)際應(yīng)用中具有很大的研究?jī)r(jià)值。本論文以錳鋅鐵氧體為磁性基體，以具有較高光催化活性的鹵氧化鉍為催化劑的活性組分，制備出具有磁性的鹵氧化鉍/錳鋅鐵氧體光催化劑，并對(duì)其光催化活性進(jìn)行了研究。
　　采用浸漬焙燒法制備出BiOCl/MnxZn1-xFe2O4磁性光催化劑。通過IR、XRD、SEM、DRS和VSM等測(cè)試手段對(duì)所制備的磁性光催化劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的表征，結(jié)果表明：MnxZn1-xFe2O4的存在抑制了B

3、iOCl沿001晶面方向生長(zhǎng)并促使BiOCl的110晶面生長(zhǎng)；BiOCl/MnxZn1-xFe2O4是由表面光滑、大小均一厚度為200-500nm的納米片組裝成的類似花瓣?duì)畹奈⑶蝮w；BiOCl/MnxZn1-xFe2O4不僅在紫外光區(qū)域響應(yīng)增強(qiáng)，而且可以響應(yīng)可見光區(qū)，帶隙為2.48eV，吸收帯邊增大到550nm，發(fā)生明顯紅移；比飽和磁化強(qiáng)度Ms為4.64 emu.g-1、矯頑力Hc為50.12G，具有較好的抗退磁能力，有利于磁性光催化劑

4、的重復(fù)利用。通過單因素實(shí)驗(yàn)分析了質(zhì)量比、pH值、反應(yīng)時(shí)間、焙燒溫度對(duì)磁性光催化劑催化活性的影響。通過正交實(shí)驗(yàn)得到了其最佳制備工藝條件：質(zhì)量比為15％，焙燒溫度為200°℃，pH為1.5，反應(yīng)時(shí)間為2h。制得的磁性光催化劑降解模擬廢水羅丹明B在30min內(nèi)光催化降解率達(dá)到99.6%；在外加磁場(chǎng)作用下循環(huán)使用5次光催化降解率仍然超過83%，證明該催化劑具有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。
　　以錳鋅鐵氧體為磁性基體制備了BiOI/ MnxZ

5、n1-xFe2O4磁性光催化劑，結(jié)合XRD、SEM和DRS等測(cè)試手段分析了錳鋅鐵氧體與BiOI的質(zhì)量比、焙燒溫度、醇水環(huán)境、表面分散劑的類型等因素對(duì)磁性光催化劑催化性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)質(zhì)量比為25%時(shí)，在4h內(nèi)對(duì)羅丹明B的光催化降解率最高為59.2%，過量或不足的錳鋅鐵氧體都會(huì)導(dǎo)致光催化活性的降低，并進(jìn)一步分析了在低質(zhì)量比時(shí)光催化活性降低的原因；通過XRD表征得到當(dāng)焙燒溫度為400℃時(shí)磁性光催化劑中的主要活性成分發(fā)生轉(zhuǎn)變，光催化活性