卤氧化铋纳米结构微球的制备及其光催化性能
纺织、造纸、印染、油漆以及皮革等工业生产中需要使用大量的工业染料,从而产生高浓度的有色废水。这些污水中往往含有很多有毒有机物质,不经处理或者处理不彻底的排放,已经对水资源造成了严重的污染,生物饮用受污染的水后可能诱发机体的突变。因此,去除饮用水中的有毒物质显得越来越重要。光催化反应能将有机物降解成为水和二氧化碳等无毒小分子,从而达到有效净化水体的目的。研究表明,半导体光催化能彻底去除多种有机污染物,特别是对于一些生物法难以降解的有毒物质,是一种极具前途的污水净化技术。因此,先进的半导体光催化材料的研发备受关注。卤氧化铋(BiOX, X=Cl, Br, I)是近年来发展起来的一种新型的半导体光催化材料,由于具有特殊的层状结构和合适的禁带宽度从而显示出优异的光催化性能,逐渐成为材料学及催化科学研究的热点。目前,这种新型光催化剂的研究尚不够深入,不够系统,在制备中大多需要高温高压、产品的形貌不够均一、很难实现可控合成。本论文主要针对以上问题做了如下工作: 1.首先选择溴氧化铋(BiOBr)为主要研究对象,利用简单的溶剂热法,通过调节表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的量、加热的温度、以及溶剂类型来调节样品的形貌结构以及尺寸大小。结果表明乙二醇(EG)做溶剂,在120°C下加入0.05g-0.1gPVP时得到的样品是分散性好的,由纳米片(约10 nm)自组装而成的层次结构微花,加入0.2gPVP后得到样品为层次结构的微球(约2μm)。在150°C下加入0.05gPVP时得到是微球,PVP的量再增加,样品的形貌则由球形变成椭球最后变成花状结构。其中温度主要影响反应速度,而两亲性的PVP影响着纳米片层的厚度以及纳米片之间的距离。如果实验中将溶剂EG换成去离子水,在其它条件不变的情况下,得到样品的形貌是片状的,不是花状和球状的形貌。因此,只有EG和PVP共同作用才能得到球状形貌的样品。在此基础上,选用甲基橙(MO)模拟有机污水,选取不同形貌的样品用对MO脱色降解来表征其可见光催化性质。 2.总结对BiOBr的研究经验,用同样的方法制备BiOI和BiOCl,结果显示160°C时,用EG做溶剂,加入0.05gPVP时得到分散性良好,粒径均匀的BiOI层次微球。其紫外吸收图谱证明,样品对可见光响应非常好,而且在可见光下降解MO的反应中表现出了杰出的光催化性能。然而这样的制备过程对于BiOCl来说,当温度升高到180°C时,才能得到规则球状形貌。其紫外可见吸收光谱表明三维层次结构的BiOCl只对紫外光有响应,但值得一提的是在紫外光的照射下,所得BiOCl样品降解MO的光催化活性普遍优于商品TiO2(P25)。
污水处理;卤氧化铋;纳米结构微球;制备工艺;光催化性能
河南大学
硕士
凝聚态物理
周少敏
2013
中文
X703.5
74
2013-12-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）