TiO2-BiOCl復(fù)合催化劑的制備及其光催化降解性能的研究.pdf

1、本文分別采用溶膠-凝膠法、水解法、共沉淀法制備出納米TiO2顆粒、BiOCl納米片、TiO2/BiOCl復(fù)合催化劑三種催化劑，利用 XRD、XPS、BET、SEM、TEM、EDS、EDX、UV-Vis等多種手段催化劑的晶型結(jié)構(gòu)、晶粒形貌、元素成分以及禁帶寬度進行了表征。詳細地研究了煅燒溫度、加水量、溶液pH值對TiO2催化劑的粒徑、晶型、結(jié)晶度以及光催化活性的影響；十二烷基的苯磺酸鈉（SDBS）分散劑、鹽酸濃度、煅燒溫度等制備條件對 B

2、iOCl催化劑的粒徑、晶型、吸附性以及光催化活性的影響；以及對 TiO2/BiOCl復(fù)合催化劑的晶型結(jié)構(gòu)、晶粒形貌、元素成分進行了分析。首次系統(tǒng)全面的研究了納米 TiO2顆粒、BiOCl納米片、TiO2/BiOCl復(fù)合催化劑三種催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌、吸附性能以及光催化活性的變化規(guī)律，在納米 TiO2顆粒、BiOCl納米片兩種催化劑性能基礎(chǔ)上，制備出具有高吸附性能和催化活性的 TiO2/BiOCl復(fù)合催化劑，詳細的闡述了三種催化劑之間的聯(lián)系

3、。
　　制備的納米TiO2粒子的形狀呈圓形，分散均勻，400℃煅燒下納米TiO2粒子的大小為12nm左右，比表面積在99.94m2/g。隨著焙燒溫度的升高，TiO2的晶型由銳鈦礦型轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦和金紅石混合晶型，晶粒逐漸增大，晶體發(fā)育趨于完整。根據(jù)切線與橫坐標的交點可以估算催化劑的禁帶寬度分別為3.17 eV（銳鈦礦）和2.94 eV（金紅石）。在C0=10mg/L、pH=4、TiO2-50-600的投加量為1.0 g/L、光照60

4、 min條件下，具有最好的光催化性能，亞甲基藍溶液的脫色率可達98.0％。
　　制備的BiOCl催化劑由均勻分布的2D BiOCl納米片所組成，BiOCl納米片的厚度在5-10nm，呈花瓣結(jié)構(gòu)。分別研究了分散劑、鹽酸濃度、煅燒溫度對BiOCl催化劑光催化性能的影響。添加分散劑SDBS后，改變了固體和液體界面之間的性質(zhì)，BiOCl催化劑顆粒均勻分散，并具有不同的接口，使催化劑的吸附和光催化性能得到提高。隨著鹽酸濃度的增加，BiOCl

5、催化劑的吸附性能呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢。在C(HCl)=1.0 mol/L時BiOCl催化劑具有良好的吸附和降解性能。隨著煅燒溫度的升高，亞甲基藍的吸附率呈現(xiàn)下降趨勢，實驗結(jié)果顯示在80℃時BiOCl催化劑的吸附性能最好。
　　制備的TiO2/BiOCl復(fù)合催化劑由均勻分布的2D BiOCl納米片和TiO2顆粒所組成，TiO2顆粒附著在BiOCl納米片表面，TiO2顆粒和BiOCl納米片分散均勻，呈花瓣結(jié)構(gòu)。BiOCl納米片的厚度

6、在5-10nm，TiO2顆粒的大小為7-10nm。對TiO2/BiOCl復(fù)合催化劑進行降解實驗測試，相比于純TiO2，TiO2/BiOCl復(fù)合材料的光催化降解亞甲基藍的效率得到了提高，降解率最高的在150 min內(nèi)可以達到接近100%，是純TiO2的2倍左右。分析了TiO2/BiOCl復(fù)合催化劑的光催化活性機理，TiO2和 BiOCl形成了異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠有效的提高亞甲基藍染料的降解效率。這種結(jié)構(gòu)有利于電子-空穴對的分離，抑制它們的復(fù)合，對