釩酸鉍復(fù)合材料的制備、表征及光催化性能的研究.pdf

1、有機(jī)染料廢水由于組成復(fù)雜、色度高、可降解性差，已然成為水污染治理中重點(diǎn)的治理對象之一。當(dāng)前處理這類廢水的主要方法有化學(xué)分解法、吸附法、萃取法、微生物降解法和光催化氧化技術(shù)等。其中光催化氧化技術(shù)因污水處理效果好、節(jié)能、操作簡單等特點(diǎn)，在污水治理，尤其是印染廢水治理方面具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。而在眾多光催化材料中，因BiVO4禁帶寬度窄，能響應(yīng)可見光，且本身無毒、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)受到了人們的青睞。
　　但是，純相BiVO4主要存在三大缺陷:

2、
　　(1)BiVO4內(nèi)部的光生電子和空穴易復(fù)合，限制了它的可見光催化效率;
　　(2)粉末狀的BiVO4不易和反應(yīng)體系分離，且滯留在溶液中的光催化劑會(huì)帶來二次污染;
　　(3)BiVO4的光催化反應(yīng)屬于自由基反應(yīng)，在降解污染物時(shí)一般不具有選擇降解性能，從而使多組份中那些毒性高、濃度低的有機(jī)污染物得不到優(yōu)先降解。因此，本論文在前人的基礎(chǔ)上對BiVO4存在的問題進(jìn)行探索研究，具體內(nèi)容如下:
　　(1)以Bi(NO3

3、)3·5H2O和NH4VO3為主要原料，尿素為模板劑，采用水熱法制備純相BiVO4。利用正交實(shí)驗(yàn)及光催化降解羅丹明B實(shí)驗(yàn)來研究原料和模板劑的物質(zhì)的量比、pH值、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對合成BiVO4的形貌和光催化活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在原料和模板劑的物質(zhì)的量比為1∶0.8、pH值為5、水熱反應(yīng)時(shí)間為24h、反應(yīng)溫度為120℃的條件下制備的BiVO4光催化活性最高，當(dāng)此條件下制備的BiVO4樣品的投入量為0.04g，光照150min時(shí)，羅

4、丹明B的降解率可達(dá)到98％。
　　(2)針對純相BiVO4的光催化效率低這一問題，我們在純相BiVO4的基礎(chǔ)上復(fù)合了BiOCl材料，制備出了BiOCl/BiVO4復(fù)合光催化劑，并對它進(jìn)行了一系列表征和光催化活性的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)BiOCl的含量為15％時(shí)，BiOCl/BiVO4的光催化效果最優(yōu)，光照50min，羅丹明B的降解率就能達(dá)到98％，是同條件下純相BiVO4的4.2倍。在避光條件下，其吸附能力也顯著增強(qiáng)，約為純相Bi

5、VO4的3.8倍。此外，該復(fù)合型光催化劑具有良好的穩(wěn)定性，重復(fù)使用3次后，依然具有良好的光催化活性。通過動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，它對羅丹明B光催化降解反應(yīng)符合一級反應(yīng)的特點(diǎn)。
　　(3)針對在光催化降解污染物后，BiVO4與原溶液難分離、回收，易造成二次污染這一問題，本文將BiOCl/BiVO4與具有良好磁性的γ-Fe2O3復(fù)合，合成出具有高效磁性和光催化活性的γ-Fe2O3/BiOCl/BiVO4三元體系復(fù)合型光催化劑。磁性測試證明了該

6、復(fù)合型光催化劑的比飽和磁化強(qiáng)度為18.43emu/g，能通過外加磁場作用與反應(yīng)體系快速、有效分離。光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:通過γ-Fe2O3的復(fù)合雖然在一定程度上會(huì)降低樣品的光催化效率，但下降幅度不大。綜合考慮樣品的光催化活性和磁性兩個(gè)因素后，最終選擇γ-Fe2O3復(fù)合量為15％時(shí)制備的γ-Fe2O3/BiOCl/BiVO4材料。當(dāng)此樣品的投入量為0.04g，降解60min時(shí)，羅丹明B的降解率能達(dá)到90％。
　　(4)針對BiVO4不

7、能夠優(yōu)先降解多組分污水中一些高毒性、低濃度的有機(jī)污染物這一問題，本文以中性紅為模板分子，γ-Fe2O3/BiOCl/BiVO4為載體，采用表面聚合的方法制備出了磁性分子印跡型復(fù)合光催化劑（MIP-γ-Fe2O3/BiOCl/BiVO4）。并對其進(jìn)行了一系列表征和光催化特性的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該磁性分子印跡型光催化劑的比飽和磁化強(qiáng)度為6.37emu/g，能通過外加磁場有效地進(jìn)行分離回收。光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在單一溶液中，MIP-γ-Fe