負載型光催化劑的設計及其降解有機污染物的研究.pdf

1、隨著全球對于環(huán)境問題的日益關注，光催化技術用于處理環(huán)境中的污染物的優(yōu)勢亦被全球研究者廣泛關注。為了提高光催化活性和對太陽光的利用率，研究者開發(fā)了眾多光催化劑，如粉末和薄膜催化劑。鉍基復合氧化物具有獨特的層狀結構，有利于光捕獲和光生載流子的傳遞，提高光催化活性，且能通過層間分子或者離子變化調(diào)變催化劑光催化性能，因此一直都是光催化材料領域研究的熱點。
　　其中，BiOBr光催化劑因其在可見光下具有較高的活性和穩(wěn)定性，近年來基于BiOB

2、r所進行的催化劑改進和探索研究逐漸成為熱點。目前，研究者已經(jīng)開發(fā)了不同方法制備光催化劑，如:水解法、反相微乳液法、溶劑熱法和微波法等，并且可以得到不同形貌的光催化劑，如花球狀、納米粒子等。然而，對以BiOBr為母體的光催化劑仍需進行相關研究，以在未來實際污染物治理中發(fā)揮作用。目前存在的問題主要包括:(1)研究工作主要集中在粉體催化劑，存在分離困難且難以重復利用的缺陷，(2)有色染料對光的屏蔽作用，使得催化劑吸收光的效率大幅下降，(3)光

3、催化過程僅能在有光的條件下進行，夜間難以持續(xù)進行光催化反應
　　針對以上問題，本論文主要開展了以下工作:
　　(1)離子液體輔助溶劑熱法制備BiOBrxI1-x光催化薄膜及其在轉盤反應器上的應用
　　實驗制備了負載型的BiOBrxI1-x光催化薄膜，解決了粉體催化劑難以回收利用和二次污染的問題。熒光轉盤反應器的設計即降低了有色染料對光的屏蔽，同時與催化劑的匹配實現(xiàn)了全天候光催化。具體實驗過程中，優(yōu)化了催化劑的釜熱制備條

4、件，并根據(jù)催化劑的光吸收范圍與熒光粉的發(fā)光范圍優(yōu)化催化劑中Br與I的比例。咪唑溴鹽離子液體([C16mim]Br)和咪唑碘鹽離子液體([C6mim]I)在膜生長過程中既作為溴源也作為結構導向劑，得到了交織網(wǎng)狀并長于玻璃基底上的膜催化劑。用X射線粉末衍射(XRD)、掃描電鏡(FESEM)研究其晶體結構和形貌特征，用紫外可見分光光度計(UV-Vis Diffuse Reflectance Spectrum)研究Br與I不同比例的樣品的光吸收

5、范圍，并用熒光光譜研究所選擇的轉盤中熒光粉的發(fā)光范圍，二者相互匹配的結果確定了最終的光催化劑，該實驗中以降解羅丹明B(RhB)作為探針反應研究其光催化性能。
　　(2)漂浮型BiOBr-GO-MF光催化劑及其降解RhB的性能研究
　　光催化劑負載在較輕的GO修飾的密胺樹脂基底上，使得催化劑便于回收和重復利用。催化劑漂浮在有色污染物溶液上方，減少溶液的光屏蔽作用，尤其降解高濃度的有色污染物時，漂浮型催化劑展現(xiàn)較高的光催化活性。