鉍酸鈣、鉍酸鍶催化劑的制備及其光催化性能研究.pdf

1、光催化技術(shù)作為一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)和潔凈能源生產(chǎn)技術(shù)越來越引起人們的關(guān)注。TiO2以其穩(wěn)定、價(jià)廉、無毒、紫外光高效等優(yōu)點(diǎn)倍受人們青睞，被認(rèn)為是光催化的首選催化劑。但是由于其光吸收波長范圍狹窄、量子效率低等缺點(diǎn)，限制了它的廣泛應(yīng)用。光催化劑的可見光響應(yīng)程度是光催化技術(shù)實(shí)現(xiàn)充分利用太陽能走向?qū)嵱没年P(guān)鍵。近年來很多光催化工作者開始研究可見光響應(yīng)的新型光催化材料。鉍基化合物有特殊的能帶結(jié)構(gòu)，其價(jià)帶上方會形成次能級，使得其能隙變小，吸收光

2、往可見光偏移，因此鉍基化合物光催化劑的結(jié)構(gòu)與性能成為近年許多學(xué)者研究的目標(biāo)之一。
　　 本論文采用浸漬法制備了鉍酸鈣(CaBi6O10)和鉍酸鍶(Sr0.25Bi0.75O1.36)催化劑;采用沉淀法制備了鈣鉍復(fù)合氧化物催化劑。考察了催化劑對亞甲基藍(lán)溶液的可見光降解性能。運(yùn)用X射線粉末衍射(XRD)，N2物理吸附(BET)，紫外可見漫反射(UV-visDRS)，拉曼(Raman)，熱重(TG-DTA)，掃描電子顯微鏡(SEM)，

3、透射電子顯微鏡(TEM)，對苯二甲酸熒光探針(TA-PL)，電感耦合等離子體(ICP)等技術(shù)對催化劑進(jìn)行了表征，得到該催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌、性質(zhì)與光催化活性的關(guān)聯(lián)信息。采用浸漬法以Bi2O3和Ca(NO3)2·4H2O為前驅(qū)體，通過改變催化劑焙燒溫度，在650℃焙燒制得了純相花朵狀CaBi6O10催化劑，CaBi6O10催化劑在可見光區(qū)有較好的吸收，吸收帶邊在554nm(Eg=2.24eV)，可見光下降解亞甲基藍(lán)活性要優(yōu)于Bi2O3和N-

4、TiO2。這是由于CaBi6O10具有特殊的能帶結(jié)構(gòu)，提高了電子和空穴的遷移性能，延長了載流子的壽命，從而提高了催化劑活性。
　　 采用沉淀法以Bi(NO3)3·5H2O和Ca(NO3)2·4H2O為前驅(qū)體，制備了CaBiO復(fù)合物催化劑。首先將Bi(NO3)3和Ca(NO3)2溶液混合得到濁液，室溫陳化2h，抽濾得沉淀物，然后洗滌烘干，最后經(jīng)過500～700℃焙燒12h制得所需催化劑。該催化劑具有較高的可見光響應(yīng)性，可以吸收波長

5、小于580nm的可見光。催化劑的比表面積與浸漬法制備的催化劑相比有所提高，對亞甲基藍(lán)溶液具有較好的可見光降解活性。通過對苯二甲酸熒光探針技術(shù)(TA-PL)檢測出催化反應(yīng)中的活性物種為·OH。催化劑光催化降解性能穩(wěn)定，重復(fù)利用性較好。
　　 我們又考察了另一種堿土金屬鉍酸鹽。采用浸漬法以Bi2O3和Sr(NO3)2為前驅(qū)體，通過改變催化劑焙燒溫度，在800℃焙燒制得了純相Sr0.25Bi0.75O1.36催化劑。Sr0.25Bi0