BiOBr光催化劑的制備及其固定化.pdf

1、作為一種新型光催化材料，BiOBr因其獨特的開放式層狀結構、間接躍遷模式以及適中的能帶結構，受到了研究者的廣泛關注，被認為是一種極具競爭力和應用前景的光催化材料。為了深入了解制備條件對于BiOBr粉末晶型結構、外觀形貌及光催化活性的影響，本文以簡單的BiBr3水（醇）解法在低溫下制備出了不同結晶度和形貌結構的BiOBr粉末，并通過考察催化劑在模擬太陽光下對甲基橙(MO)的降解效果，確定出了適宜的制備條件。同時為了克服納米粉末催化劑固液分

2、離難的缺陷，本文采用簡單方便、能耗低、無污染的醇解-涂覆固定化技術，通過調節(jié)反應溶劑、醇解溫度及焙燒溫度，制備出了一系列具有不同(110)與(102)特征峰比例的BiOBr薄膜催化劑，通過比較催化劑在紫外燈下對MO的降解效果，確定出了適宜的固定化條件，掌握了制備條件對薄膜催化劑活性影響的基本規(guī)律，具體結論如下:
　　1.采用BiBr3水（醇）解法在不同溶劑及溫度下制備出了具有不同形貌、結晶度、晶面取向且活性較好的BiOBr粉末光催

3、化劑，該方法低溫環(huán)保、經濟實用。
　　2.通過比較催化劑在模擬太陽光下對甲基橙的降解效果發(fā)現:以水為溶劑時，催化劑對MO的降解率在75 min內均可達到90％以上，且催化劑的循環(huán)性和穩(wěn)定性較好，四次循環(huán)后降解率仍保持在90％以上;以醇為溶劑時，所制催化劑的活性則隨著醇種類及醇解溫度的變化而變化，且以異丙醇為溶劑、在60℃下醇解時所得催化劑活性最佳，75 min即可降解98％以上的MO，但此種催化劑的活性在第一次使用后有明顯降低，而

4、在此后三次循環(huán)中基本保持不變，均為120 min內降解98％以上的MO。
　　3.通過SEM、XRD等現代光譜表征手段可以發(fā)現:以水為溶劑時，所制催化劑為均勻整齊的片狀結構，且催化劑的結晶度和晶面取向隨水解溫度的變化不明顯;以醇為溶劑時，通過不同溶劑的選取可以達到催化劑形貌和結晶度的可控，且催化劑的結晶度隨醇解溫度的升高而升高。同時以醇為溶劑所制催化劑的晶面取向與以水為溶劑所制催化劑的晶面取向有明顯差別，故結合相關文獻可以得知，以

5、水為溶劑所制催化劑活性高是由于其良好的結晶度和特殊的晶面取向所致，而以醇為溶劑時催化劑活性高是因為其特殊的形貌結構和較好的結晶度，且其循環(huán)性差是由于其吸附性能和結晶度的改變所致。
　　4.采用醇解-涂覆法制得了具有類花狀形貌的四方晶相BiOBr薄膜光催化劑，樣品由Bi、O及Br三種元素構成，且元素組成比例與BiOBr的化學計量比相近。
　　5.通過調節(jié)反應溶劑、醇解溫度和焙燒溫度，可以達到BiOBr薄膜(110)與(102)

6、特征峰比例可控，進而表現出不同的光催化活性，其中以異丙醇為溶劑在60℃下醇解、不經高溫焙燒時所制BiOBr薄膜具有最佳的光催化活性，在紫外燈下照射2.5 h后可降解98.5％的MO，且此種薄膜具有良好的穩(wěn)定性，五次循環(huán)后仍可達到90％以上的降解率。
　　6.通過對類花狀薄膜形成機理的推測，可以看出異丙醇在BiOBr薄膜的形成過程中起到了降低團聚趨勢及粒徑大小的作用，使得納米片在固定化的過程中進行了自主旋轉和重新組裝，從而形成了類花