改性钨酸铋光催化降解氟喹诺酮类抗生素
抗生素滥用带来的水污染问题正威胁人类社会的可持续发展，寻求环保高效，可持续的手段去解决当前人类共同的困境成为了重点研究方向。半导体光催化降解有机污染物因其在环境污染修复等领域的良好应用潜力，在过去几十年中引起了公众的广泛关注。近年来，铋基光催化材料因其光利用率、光生空穴-电子对分离率高、氧化还原能力强等特点受到高度关注。我国拥有丰富的 Bi 资源储量，铋基纳米材料具有低毒性、高稳定性、高催化活性等特性而得到广泛的关注。其中，钨酸铋(Bi2WO6)因其独特的层状结构、较好的可见光响应及较高的稳定性在光催化领域得到了广泛研究。Bi2WO6作为一种最简单的铋系氧化物，具有无毒、环保高效、高稳定性和优异的光催化活性、以及能够对部分可见光产生响应等优点。与传统的宽带隙光催化剂（如二氧化钛、氧化锌和氧化锡）相比，其孔隙与二氧化钛等材料一样活跃，但是却具有比这些材料更窄的带隙，这就表明Bi2WO6在可见光照射下是可以被激发的，可以使光的利用率得到明显的提升。目前，Bi2WO6作为光催化剂已广泛应用于二氧化碳光还原、有机污染物降解、光催化水裂解等领域。 本论文主要研究内容如下：本论文以氟喹诺酮类抗生素应用最广泛的抗生素之一——氧氟沙星（OFL）为目标污染物，通过对纳米材料钨酸铋进行形貌调控和缺陷构建，增强其光催化活性。具体操作如下：通过控制水热的溶剂，调节其表面形貌及能带结构，通过XRD、XPS、UV vis-DRS等表征技术对光催化材料进行研究，在以乙二醇为水热溶剂下制备的160SBWO，该光催化材料具有更大的吸附能力、更强的光吸收能力、电子空穴分离及传输速率更快的特点。探究了 160SBWO在 300W氙灯为光源的情况下对 OFL的去除能力，与水热溶剂为去离子水制备的 160HBWO 相比较，其在相同的光催化条件下表现出对 OFL 更强的吸附能力和光催化降解能力；具体研究了在不同 pH、催化剂投加量、初始浓度及共存离子及不同光源下对光催化降解的影响，确定了最佳 pH=8，催化剂投加量为0.5 g/L，最佳初始浓度为20 mg/L。与此同时，为了进一步提升光催化材料在LED灯为光源的情况下光催化降解OFL的性能。通过简单的化学刻蚀，构筑具有氧空位的0.5 EBWO，进一步提高了光催化降解 OFL 的性能。0.5 EBWO 在光激发下能产生更多的载流子，同时由于具有较小的电荷转移阻力，使得光生载流子能够快速的迁移，实现载流子的空间分离。0.5 EBWO 对 OFL 具有较强的吸附能力，这也是提高其光催化降解效率的原因之一。在30 W LED灯为光源的情况下0.5 EBWO相对于160SBWO对OFL具有更强的去除能力。具体研究了在不同 pH、催化剂投加量、初始浓度对光催化降解的影响，确定了最佳 pH=8，催化剂投加量为 0.5 g/L ，最佳初始浓度为20 mg/L。通过捕获实验，研究了在光催化降过程中的活性物种，并且分析了降解机理。
水体污染;氟喹诺酮类抗生素;改性钨酸铋;光催化降解
西藏大学
硕士
环境科学与工程
谭欣
2023
中文
X52;X505
2023-09-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）