新型BiOCl光催化剂的可控合成及其可见光催化性能研究
光催化技术由于其能耗低，应用范围广，效率高，无二次污染等优点，得到广泛的应用。光催化技术的核心是光催化剂，能否合成高效，无污染的光催化剂是解决环境问题的最关键因素。BiOCl由于其特殊的层状结构，高光生电子和空穴的分离效率成为研究的重点。但是BiOCl禁带宽度较宽，不能利用太阳能中的可见光。因此本文通过引入缺陷态调控，形貌结构调控，能带结构调控三个方面对BiOCl进行改性，提高其在可见光下的光催化性能。研究内容如下： （1）以木糖醇作为表面活性剂，通过水热法成功合成了具有氧空位的方块状BiOCl纳米片。所合成样品通过X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM），选区电子衍射（SAED），紫外可见漫反射光谱（DRS），比表面积（BET），X射线光电子能谱（XPS），光致发光光谱（PL），电子自旋共振（ESR）等表征手段进行分析。其结论为：所合成的样品为纯相BiOCl，其直径介于50-400nm，厚度介于20-50nm。此外，添加0.1g木糖醇所合成的光催化剂在可见光下具有最好的光催化性能，20min内对RhB的降解效果达到98%。其性能好的原因是由于它特殊的多晶结构，晶界和适当浓度的氧空位存在。其中h+和·O2?是反应过程中两个主要的活性物种。 （2）以甘露醇作为表面活性剂，通过水热法成功合成了具有多孔结构，高结晶度的BiOCl纳米片。表征结果表明所制备样品由一些不规则的纳米片组成，其粒径大小为50-200nm，厚度为20-50nm。此外，光降解性能实验表明，具有添加0.1g甘露醇（BOC-1）所制备的BiOCl纳米片，由于其高结晶度的多孔结构和较正的价带，在可见光下表现出最佳的光催化活性。在光催化过程中，h+和·O2-是两种主要的活性物种。 （3）以柠檬酸钠作为表面活性剂，通过水热法成功合成了由片状纳米片组成的花球状(BiO)2CO3/BiOCl复合光催化剂。表征结果表明所制备样品由一些不规则的纳米片堆叠而成的花球状(BiO)2CO3/BiOCl复合光催化剂，纳米片厚度为10-20nm。此外，光降解性能实验表明，具有添加0.1g柠檬酸钠表面活性剂所制备的样品在可见光下表现出最佳的光催化活性，与其较大的比表面积和能带结构有关。在光催化过程中，·OH自由基是主要的活性物种，并提出了可能的光催化机理。
BiOCl光催化剂;水热法;可控合成;可见光催化性能
武汉纺织大学
硕士
环境工程
夏东升
2018
中文
X703
2020-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）