PPy-PANI-TiO2、4NP-rGO-TiO2和三元鹵氧化鉍制備與光催化性能研究.pdf

1、如何處理一些非自然低濃度、高毒性的污染物已成為亟待解決的問題之一。而半導(dǎo)體光催化反應(yīng)降解污染物因其快速、高效、綠色無(wú)污染等優(yōu)秀品質(zhì)已成為處理廢水的一種重要手段。傳統(tǒng)光催化劑TiO2納米粒子因無(wú)毒、穩(wěn)定以及價(jià)廉受到應(yīng)用,但禁帶寬度太寬,光響應(yīng)僅限于紫外區(qū),光生電子、空穴復(fù)合速率快以及光催化無(wú)選擇性等缺點(diǎn)使其實(shí)際推廣應(yīng)用受阻。
　　本文從如何制備高效光催化劑的主線出發(fā),從二個(gè)方面開展工作。一種是針對(duì)傳統(tǒng)光催化劑TiO2納米粒子光生電子

2、空穴復(fù)合速率快、光響應(yīng)僅限于紫外區(qū)這一缺點(diǎn)開展工作,因而對(duì)TiO2納米粒子進(jìn)行導(dǎo)電聚合物的修飾。另外針對(duì)其光催化無(wú)選擇性,采用印跡技術(shù)與光催化相結(jié)合,同時(shí)引進(jìn)還原石墨烯去改善印跡光催化劑。第二種是從新的光催化劑角度出發(fā),研究具有可見光響應(yīng)的鹵氧化鉍光催化劑。具體研究?jī)?nèi)容如下列:
　　(1)聚吡咯-聚苯胺/TiO2(PPy-PANI/TiO2)光催化劑的制備與研究。采用溶膠凝膠法,以鈦酸四正丁酯為主要原料,無(wú)水乙醇和乙酸混合溶液為介

3、質(zhì),制備TiO2;用π電子的、可見光區(qū)較大吸光系數(shù)的二元導(dǎo)電聚合物通過原位復(fù)合法對(duì)和合成TiO2進(jìn)行再修飾處理,獲得PPy-PANI/TiO2,得到PPy、PANI與TiO2之間的最佳比例為0.75:0.25:100。PPy-PANI/TiO2(0.75:0.25:100)復(fù)合材料帶隙能為2.97eV,在可見光區(qū)有較明顯的吸收。其光電流密度為25.7μA cm-2,是PPy/TiO2和PANI/TiO2材料光電流密度的3倍多。PPy-P

4、ANI/TiO2(0.75:0.25:100)與PPy/TiO2和 PANI/TiO2材料相比顯現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性和光催化活性,這可以歸咎于聚吡咯、聚苯胺以及TiO2之間的協(xié)同作用。
　　(2)低溫溶膠-水熱法制備高選擇性的無(wú)機(jī)骨架分子印跡型rGO-TiO2光催化劑。采用鈦酸四正丁酯作為合成材料的原料,同時(shí)也作為鈦源、更加是印跡的功能單體,對(duì)硝基苯酚作為模板分子,同時(shí)加入氧化石墨烯的水溶液(GO)制備無(wú)機(jī)骨架分子印跡型 rGO-T

5、iO2光催化劑。確定rGO與TiO2之間的最佳比例為GO:TiO2=0.002:1,即4NP-rGO6/TiO2。由于印跡型的rGO-TiO2產(chǎn)生了特定的空腔,改善了目前TiO2無(wú)選擇性的缺點(diǎn),使得其在4NP以及苯酚(Pheno)混合溶液中進(jìn)行紫外可見光下的選擇性光降解時(shí),能夠?qū)μ囟ǖ奈廴疚?4NP)進(jìn)行選擇性的吸附、降解。同時(shí)rGO的引入,使得TiO2光照時(shí)表面產(chǎn)生的光生電子和空穴能夠很好的分離,從而在對(duì)4NP進(jìn)行光降解時(shí)表現(xiàn)出更高的

6、光催化活性,更好的對(duì)4NP進(jìn)行降解,達(dá)到對(duì)受污染的水體修復(fù)的目的。
　　(3)三元鹵氧化鉍(BiOBrxIyCl1-x-y)光催化劑的制備以及性能研究。采用乙二醇作為溶劑,水熱法一步合成三元鹵氧化鉍 BiOBrxIyCl1-x-y復(fù)合光催化劑,同時(shí)作為對(duì)比還有單體的鹵氧化鉍以及二元鹵氧化鉍,確定三元鹵素之間的最佳比例為BiOBr0.2I0.6Cl0.2復(fù)合光催化劑。最終合成的三元鹵氧化鉍BiOBr0.2I0.6Cl0.2復(fù)合光催化