氧化鈦和鎢酸鉍光催化有機(jī)物降解活性的改進(jìn)及機(jī)理研究.pdf

1、光催化降解有機(jī)污染物有望成為解決能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的高級(jí)氧化方法，其只需要O2、太陽(yáng)光和H2O就能實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解。在眾多光催化劑中，TiO2因其化學(xué)穩(wěn)定、環(huán)境友好、價(jià)格低廉而被認(rèn)為是最具研究?jī)r(jià)值的催化劑。但是，TiO2在實(shí)際運(yùn)用中仍然面對(duì)著巨大的挑戰(zhàn)。一方面，TiO2只能夠吸收太陽(yáng)光中極少的紫外光部分，在太陽(yáng)光照射下的光催化活性太低;另一方面，在紫外光下，TiO2的光生載流子具有很高的復(fù)合率，這不利于催化劑對(duì)有機(jī)物的處理。
　　

2、圍繞上述兩個(gè)缺點(diǎn)，本文選擇適當(dāng)?shù)闹呋瘎┬揎桾iO2以提高其載流子分離效率，并詳細(xì)的研究了其機(jī)理過(guò)程。另外，研究了近年來(lái)主流的可見(jiàn)光催化劑Bi2WO6的活性，并用Bi2O3作為助催化劑提升其催化活性。詳細(xì)的研究?jī)?nèi)容分為如下兩部分:
　　第一部分，通過(guò)高溫固相合成法，制備了天藍(lán)色純的助催化劑CuB2O4。復(fù)合催化劑CuB2O4/TiO2則通過(guò)兩者半導(dǎo)體的簡(jiǎn)單混合，沒(méi)有深度的處理。催化劑通過(guò)X射線衍射儀(XRD)、N2吸附脫附曲線、X

3、射線光電子能譜(XPS)以及紫外可見(jiàn)漫反射光譜(DRS)等手段表征，表明復(fù)合催化劑沒(méi)有簡(jiǎn)單的物理性質(zhì)變化。催化劑的光催化活性通過(guò)苯酚的降解實(shí)驗(yàn)和Cr(Ⅵ)的還原實(shí)驗(yàn)來(lái)考察，發(fā)現(xiàn)CuB2O4/TiO2比單獨(dú)的TiO2和CuB2O4具有更高的紫外光催化活性，最佳條件下活性提高了約2.7倍。通過(guò)排除pH、催化劑分散、光吸收等因素，初步假定光催化活性的提高是由于CuB2O4/TiO2催化劑具有比TiO2和CuB2O4更高的載流子分離效率，并通過(guò)

4、光電化學(xué)實(shí)驗(yàn)以及熒光光譜實(shí)驗(yàn)和N2條件下苯酚的降解實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)的論證了CuB2O4/TiO2催化劑體系中載流子的相互轉(zhuǎn)移，這種半導(dǎo)體之間的電子轉(zhuǎn)移促進(jìn)了CuB2O4/TiO2的光生載流子分離效率。
　　第二部分，采用水熱合成法，制備了花朵狀Bi2WO6，將制備的催化劑粉末在350℃煅燒3h。通過(guò)對(duì)苯酚的降解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Bi2WO6的光催化活性非常的低。因此，采用簡(jiǎn)單混合法制備了一系列Bi2O3/Bi2WO6復(fù)合光催化劑。復(fù)合催化劑的光

5、催化活性得到巨大的提升，并且Bi2O3/Bi2WO6的光催化活性與Bi2O3的負(fù)載量有關(guān)，Bi2O3的最佳負(fù)載量為12.5wt％。該復(fù)合催化劑對(duì)苯酚的光催化活性大約是Bi2WO6的4倍。固體樣品表征表明，Bi2O3/Bi2WO6是Bi2O3和Bi2WO6的簡(jiǎn)單混合物，其中Bi2O3主要屬于β-Bi2O3。此外，在光電催化氧化水的過(guò)程中，β-Bi2O3/Bi2WO6薄膜電極的光電流遠(yuǎn)大于β-Bi2O3和Bi2WO6薄膜電極的光電流之和。本