鉍系可見光催化劑的制備及降解有機廢水性能研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是簡便高效去除廢水中有機物的一種技術(shù)，在處理難降解污染物方面有極大的潛力。然而，光催化技術(shù)存在一些問題，如量子效率低，對太陽光中可見光區(qū)利用率差等，嚴重制約著光催化技術(shù)在實際廢水處理方面的應用。因此，開發(fā)可以高效利用可見光的光催化劑是國內(nèi)外水處理領(lǐng)域的重要課題。本研究采用液相沉淀法、水熱法，并通過摻雜和負載石墨烯的手段制備出具有高效可見光活性的Sn-BiOCl、Sn/BiOCl/RGO和Bi2Sn2O7/RGO光催化劑;通

2、過X射線衍射(XRD)、紫外可見漫反射光譜(DRS)、透射電子顯微鏡（HRTEM）、熒光光譜(PL)、比表面積(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)等技術(shù)對光催化劑的晶型、微觀形貌、物理吸附性能、化學結(jié)構(gòu)、光學性質(zhì)、能帶結(jié)構(gòu)等方面進行表征分析;通過在自然太陽光或模擬可見光下降解目標污染物孔雀石綠(MG)、羅丹明B(RhB)、甲基橙(MO)、橙黃-Ⅳ(OG4)、亞甲基藍(MB)或

3、者龍膽紫(GV)等模擬廢水，來評價光催化劑的活性。本研究為以后鉍系光催化劑的開發(fā)和鉍系光催化劑在處理有機廢水方面的應用提供了理論基礎。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過調(diào)節(jié)pH來合成不同性能的光催化劑，重點探討了合成過程中pH對于光催化劑微觀結(jié)構(gòu)以及性能的影響。實驗結(jié)果表明，pH對該光催化劑的微觀結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)有很大的影響，pH=6時制備的Sn-BiOCl催化劑（BS-6）由納米薄片堆積而成，其比表面積最大（83.4402 m2/g）

4、;采用降解染料廢水來評價其光催化活性，BS-6展現(xiàn)出最好的光催化活性，進一步確定最佳投加量以及最優(yōu)濃度分別為0.5 g/L和35 mg/L，另外，通過循環(huán)實驗證明BS-6具有較好的穩(wěn)定性和循環(huán)性。⑵通過負載石墨烯的方法來提高Sn-BiOCl光催化劑的活性，實驗結(jié)果證明，石墨烯負載量對復合光催化劑的微觀結(jié)構(gòu)和性能均有重要影響，當RGO負載量為0.25 wt％，得到的催化劑(BG-0.25)活性最高。當污染物初始濃度為80mg/L，催化劑投

5、加量為0.5 g/L時，光照8h情況下，RhB的降解率高達99％。電鏡可以觀察到，Sn-BiOCl被超聲打碎，且均勻的分布在石墨烯片層中。⑶通過水熱法成功制備出了Bi2Sn2O7光催化劑(BSO)和Bi2Sn2O7/RGO復合光催化劑。研究了石墨烯負載量對制備的錫酸鉍光催化劑的影響，并得出當石墨烯負載量為20 wt％時，制備出的光催化劑(BG-20)具有最優(yōu)活性，比純錫酸鉍的降解效率高出85％。并研究了BG-20對亞甲基藍和龍膽紫模擬染

6、料廢水的降解效果，結(jié)果證明，BG-20能夠有效地去除水中的亞甲基藍和龍膽紫，模擬可見光照射120分鐘后，兩者的降解率分別達到99％和91％。另外，對制備的BSO和BG-20進行了表征，XRD證明石墨烯負載沒有改變原有光催化劑的晶型，但使光催化劑的結(jié)晶度變?nèi)?，從SEM和TEM可以看到有錫酸鉍顆粒附著在石墨烯片層上，UV-vis證明石墨烯的負載使錫酸鉍的禁帶寬度窄化(2.3 eV)，另外，XPS和拉曼光譜相互佐證了石墨烯的存在，并且證明了石