BiOBr光催化降解苯系物及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、近幾年隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的高速發(fā)展，環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，大氣污染問題逐漸獲得重視，其中，揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)更是受到了廣大學(xué)者的關(guān)注。苯系物是VOCs的重要組成成分，其非常難降解、在環(huán)境空氣中濃度較高且對(duì)環(huán)境和人體的危害較大。在苯系物的眾多治理技術(shù)中，光催化氧化法具有操作過(guò)程簡(jiǎn)單、污染物去除效率高、運(yùn)行能耗低、經(jīng)濟(jì)可行且無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，成為治理VOCs的新趨勢(shì)。BiOBr是一種新型的光催化材料，由于其具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的光催

2、化性能，得到了廣大研究者的關(guān)注，BiOBr通過(guò)不同的方法制備，會(huì)得到不同的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。因此，此次研究的目的是尋找一種簡(jiǎn)單有效的方法制備出具有高的光催化性能的BiOBr催化劑，用制備出的BiOBr作為催化劑，在紫外光下催化降解氣相苯系物并探討降解過(guò)程中的影響因素及光催化降解動(dòng)力學(xué)規(guī)律。
　　本研究以Bi(NO3)3·5H2O為鉍源，KBr為溴源，乙二醇為溶劑，利用溶劑熱法來(lái)制備所需的BiOBr催化劑，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):制備的BiOBr的催化

3、活性受制備過(guò)程中的溶劑熱溫度和初始反應(yīng)物中Bi與Br的摩爾比的影響。通過(guò)XRD、SEM和BET對(duì)制備的BiOBr催化劑進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)Bi與Br的摩爾比為1∶1時(shí)制備的BiOBr催化劑的結(jié)晶性最好;120℃溶劑熱溫度時(shí)制備的BiOBr催化劑微球具有結(jié)晶性好、尺寸均勻、分散良好、微球由較多的單片狀催化劑構(gòu)成、催化劑由中孔和微孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)。在光催化反應(yīng)中，采用Bi與Br的摩爾比為1∶1且120℃時(shí)制備的BiOBr作為催化劑，

4、紫外光照射90min后，苯的降解率為82.86％，鄰二甲苯的降解率為98.30％，結(jié)果表明，在紫外光下，苯系物的降解效果由大到小依次為二甲苯，甲苯和苯，而二甲苯的三種異構(gòu)體的的降解效果由大到小為鄰二甲苯，間二甲苯和對(duì)二甲苯。此次實(shí)驗(yàn)探討了光催化過(guò)程中苯系物初始反應(yīng)濃度和BiOBr投加量對(duì)催化反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)BiOBr投加量一定時(shí)，隨著苯系物初始反應(yīng)濃度的增加，苯系物的降解率反而下降;BiOBr在低投加量下，隨著BiOBr投加量的

5、增加，苯系物的降解效率增大，當(dāng)BiOBr的投加量達(dá)到一定量后，隨著BiOBr投加量的增加，苯系物的降解效率變化不明顯。本實(shí)驗(yàn)對(duì)苯系物光催化降解動(dòng)力學(xué)規(guī)律進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)苯系物光催化降解過(guò)程符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。對(duì)于催化反應(yīng)來(lái)說(shuō)，催化劑的使用壽命是衡量催化劑使用效果的一個(gè)重要指標(biāo)。為了考察實(shí)驗(yàn)中制備的BiOBr的穩(wěn)定性，確定其使用壽命，本實(shí)驗(yàn)以苯作為苯系物的代表物來(lái)考察BiOBr催化劑的穩(wěn)定性，重復(fù)四次實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)苯的降解率由82.86％