BiOCl吸附-光催化去除水中典型有機(jī)污染物的機(jī)理研究.pdf

1、BiOCl（氯氧化鉍）是一種新型光催化材料，對(duì)水環(huán)境中的染料、藥物和個(gè)人護(hù)理用品(PPCPs)等有機(jī)污染物具有高效的去除作用。目前，關(guān)于BiOCl去除水中有機(jī)物的作用機(jī)理一般認(rèn)為是由光催化氧化引起的，而嚴(yán)重忽略了其對(duì)有機(jī)物的吸附作用。本文選擇6種染料、3種PPCPs以及多種小分子有機(jī)物羧酸作為目標(biāo)污染物，研究了BiOCl吸附/光催化去除它們的效能和機(jī)理，并重點(diǎn)研究了BiOCl吸附典型染料和PPCPs的作用機(jī)制。
　　首先采用溶劑熱

2、法成功的制備了BiOCl微米球，通過(guò)X射線衍射(XRD)，掃描電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)，高分辨透射電鏡(HRTEM)，N2吸附。脫附、紫外-可見(jiàn)反射光譜等技術(shù)手段對(duì)制備的催化劑進(jìn)行了表征。制備BiOCI微米球直徑約為3-5μm，每個(gè)微球都由粒徑小于20 nm的納米顆粒組成，其BET比表面積為16.31 m2/g，禁帶寬度為3.38 eV。
　　BiOCl微米球?qū)λ杏袡C(jī)物的吸附能力直接決定了其對(duì)有機(jī)物的光催化活性。吸附率

3、越高、光催化活性越高;沒(méi)有吸附就沒(méi)有可見(jiàn)光催化活性。吸附率占BiOCl可見(jiàn)光催化去除率的比重為80％-95％以上;吸附率占BiOCl紫外光催化去除率的比重為30％-90％以上。確認(rèn)了BiOCl與有機(jī)物之間光催化氧化的作用有限，其高光催化活性，主要來(lái)源于吸附作用。
　　BiOCl自身會(huì)發(fā)生水解，其外表面的Cl可以發(fā)生解離形成Clˉ，并在裸露出的Bi表面吸附OH-。有機(jī)物分子可以與Cl-、OH-競(jìng)爭(zhēng)吸附于Bi表面，使Bi的外電子層與有

4、機(jī)物中的共軛π鍵形成軟酸對(duì)軟堿的絡(luò)合反應(yīng)。通過(guò)紅外光譜(FTIR)與X-射線光電子能譜(XPS)分析進(jìn)一步證明了有機(jī)羧酸與BiOCl吸附通過(guò)Bi與羧基的絡(luò)合成鍵反應(yīng)發(fā)生。最后通過(guò)大量小分子有機(jī)物吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了BiOCl吸附有機(jī)羧酸效率與其兀電子云密度與半徑正相關(guān)，BiOCl微米球吸附有機(jī)物效率受到Cl解離后空穴內(nèi)空間位阻的影響。
　　本文提出的BiOCl吸附有機(jī)物的作用機(jī)理可以有效解釋了BiOCl選擇性去除水中有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，