鉍系可見光催化劑的制備及降解有機(jī)廢水性能研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是簡(jiǎn)便高效去除廢水中有機(jī)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(wèn)題，如量子效率低，對(duì)太陽(yáng)光中可見光區(qū)利用率差等，嚴(yán)重制約著光催化技術(shù)在實(shí)際廢水處理方面的應(yīng)用。因此，開發(fā)可以高效利用可見光的光催化劑是國(guó)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(guò)摻雜和負(fù)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(guò)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(duì)光催化劑的晶型、微觀形貌、物理吸附性能、化學(xué)結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)、能帶結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行表征分析;通過(guò)在自然太陽(yáng)光或模擬可見光下降解目標(biāo)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(lán)(MB)或

3、者龍膽紫(GV)等模擬廢水，來(lái)評(píng)價(jià)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(jī)廢水方面的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)調(diào)節(jié)pH來(lái)合成不同性能的光催化劑，重點(diǎn)探討了合成過(guò)程中pH對(duì)于光催化劑微觀結(jié)構(gòu)以及性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，pH對(duì)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(shí)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(lái)評(píng)價(jià)其光催化活性，BS-6展現(xiàn)出最好的光催化活性，進(jìn)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(guò)循環(huán)實(shí)驗(yàn)證明BS-6具有較好的穩(wěn)定性和循環(huán)性。⑵通過(guò)負(fù)載石墨烯的方法來(lái)提高Sn-BiOCl光催化劑的活性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，石墨烯負(fù)載量對(duì)復(fù)合光催化劑的微觀結(jié)構(gòu)和性能均有重要影響，當(dāng)RGO負(fù)載量為0.25 wt％，得到的催化劑(BG-0.25)活性最高。當(dāng)污染物初始濃度為80mg/L，催化劑投

5、加量為0.5 g/L時(shí)，光照8h情況下，RhB的降解率高達(dá)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(guò)水熱法成功制備出了Bi2Sn2O7光催化劑(BSO)和Bi2Sn2O7/RGO復(fù)合光催化劑。研究了石墨烯負(fù)載量對(duì)制備的錫酸鉍光催化劑的影響，并得出當(dāng)石墨烯負(fù)載量為20 wt％時(shí)，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(duì)亞甲基藍(lán)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(lán)和龍膽紫，模擬可見光照射120分鐘后，兩者的降解率分別達(dá)到99％和91％。另外，對(duì)制備的BSO和BG-20進(jìn)行了表征，XRD證明石墨烯負(fù)載沒(méi)有改變?cè)泄獯呋瘎┑木?，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(fù)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