新型鉍基鹵氧化物的制備及對偶氮染料的光催化降解.pdf

1、隨著人類經濟社會的迅速發(fā)展,環(huán)境污染問題越來越受到各國政府的重視,其中,對人類健康危害極大的難降解有機污染物如有機染料、多環(huán)芳烴等的降解和去除,已成為環(huán)境保護領域研究的熱點和難點。由于這些有機物濃度低、結構穩(wěn)定,常規(guī)的生化降解污水方法很難去除。因此,近年來,難降解有機污染物的環(huán)境行為和處理方法的研究引起國際社會的極大關注。半導體光催化降解有機污染物具有降解條件溫和、分解徹底、無二次污染等優(yōu)點,在消除有機污染物方面顯示出極其誘人的前景,尤

2、其是隨著世界能源危機的日益嚴重,利用太陽能消除污染已成為近年來最活躍的研究課題之一,對節(jié)能減排、環(huán)境保護具有重要意義。光催化劑是光催化反應的關鍵,目前已有的光催化劑如二氧化鈦雖然具有無毒、化學惰性和價廉等優(yōu)點,但其能隙高,僅能在紫外線照射下使用,這就限制了它對太陽光的利用。所以,開發(fā)有效的可見光響應的光催化劑已成為了光催化研究領域中最熱門的課題。鉍基鹵氧化物具有獨特的層狀結構,內部電場很容易發(fā)生電荷分離,可以引發(fā)半導體表面氧化還原反應并

3、因此提高光催化活性,可望獲得可見光響應能力。
　　 本文自制了八種新型鉍基鹵氧化物作為光催化劑,以甲基橙(MO)作為偶氮染料代表,以其水溶液作為模擬廢水,系統研究了各材料的光催化氧化性能,篩選出具有良好的可見光和陽光催化活性的光催化材料。具體研究內容如下:
　　 1、利用固相反應法制備出系列材料Bi4MO8X(M=V,Nb,Ta;X=Cl,Br,I),使用X-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和紫外-可見分光光度計對所制樣品進行

4、表征。結果表明,新材料為片狀晶體,顆粒粒徑大于500nm,所有樣品能隙都小于3.0eV,對可見光具有良好的吸收能力。
　　 2、分別在紫外光、可見光和太陽光照射下,以MO水溶液為模擬染料廢水,對所制材料的光催化性能進行檢測。結果發(fā)現,在紫外光照射下,所有材料都具有良好的光催化氧化能力,當X=Cl或M=Ta時,光催化活性較高。在可見光照射下,當M=Nb或Ta時,材料具有較好的光催化活性,其光催化性能的高低和能隙大小順序不一致,在太

5、陽光照射下,各材料的光催化規(guī)律類似于可見光反應體系,但是對可見光響應能力較差的Bi4VO8Cl在太陽光照射下也具有較高的光催化性能。通過分析可以證明,光催化反應是引起染料降解的主要機制。
　　 3、在可見光的照射下,系統研究了Bi4TaO8I對MO的降解性能,分別考察了MO初始濃度、溶液初始pH值、催化劑投加量以及光照時間對降解效果的影響,同時考察了催化劑循環(huán)使用的光催化降解效率。結果表明,隨光照時間的增加,MO濃度持續(xù)減小,降