离子液体中微波辅助BiOBr基材料的制备及其增强光催化性能研究
世界经济的快速发展给人们的生活带来了诸多便利，但随之而来的环境污染问题也成为人们关注的焦点。光催化技术能直接利用太阳能降解有机污染物并且不产生二次污染，是一种解决环境问题的有效途径。当前光催化技术的关键是设计和开发高活性、高能效、宽响应的光催化材料。然而，常见的光催化剂还存在一些如光生电子-空穴分离效率低、光利用率低等问题，制约了其在光催化领域的大规模应用。因此，开发高效、高稳定、高可见光利用效率的光催化材料已经成为光催化领域研究的重点。本文通过离子液体辅助微波法合成了BiOBr基光催化剂，其对目标污染物（罗丹明B与环丙沙星）具有很好的光催化活性。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射光谱(DRS)等测试方法对光催化剂的的组成、结构和形貌进行分析，同时对催化剂结构与光催化性能之间的关系和光催化机理等进行了系统深入的研究。 主要研究内容如下: 1.在[C16mim]Br离子液体中以乙二醇(EG)作溶剂微波辅助合成了g-C3N4/BiOBr中空纳米微球材料。采用XRD、SEM、TEM、EDS和DRS对样品的结构和性能进行了系统的表征。研究显示，离子液体对g-C3N4/BiOBr中空微球的形成起到至关重要的作用，离子液体在反应过程中不仅起到溶剂、模板剂和微波吸收介质作用，还作为溴源参与到g-C3N4/BiOBr中空微球的合成中。扫描电子显微镜分析显不，g-C3N4能附着在BiOBr中空纳米微球的表面，这种结构能促进g-C3N4/BiOBr材料光生电子传导和迁移的能力。其在可见光照射条件下光催化降解罗丹明B(RhB)与环丙沙星(CIP)结果显示，g-C3N4的复合量为12.75 wt％时g-C3N4/BiOBr中空微球光催化剂的光催化活性最高。在12.75 wt％ g-C3N4/BiOBr光催化剂的作用下，催化反应20min后罗丹明B的降解率为80％，催化反应持续到60 min后罗丹明B几乎被完全降解。在12.75 wt％ g-C3N4/BiOBr光催化剂的作用下，催化反应2h后CIP的降解率为77％，催化反应持续到5h后CIP的降解率为83％。并对g-C3N4引入后形成的g-C3N4/BiOBr中空微球的光催化降解机理进行了研究。 2.在[C16mim]Br离子液体中以乙二醇作溶剂，通过微波法合成了MoS2/BiOBr中空微球。采用XRD、SEM、TEM、EDS和DRS等对所得样品进行了系统表征。研究表明，[C16mim]Br离子液体不仅起到溶剂和溴源的作用，同时还可以作为微波吸收介质和模板剂参与到MoS2/BiOBr中空微球的形成过程中。在可见光条件下，以RhB与CIP为目标污染物，考察了MoS2/BiOBr中空微球的光催化性能。研究结果发现，MoS2的复合量为0.2 wt％时MoS2/BiOBr中空微球光催化剂的光催化活性最高。在0.2 wt％ MoS2/BiOBr光催化剂作用下，催化反应20 min后RhB的降解率为78％，催化反应持续到60 min后RhB几乎被完全降解。在0.2 wt％ MoS2/BiOBr光催化剂作用下，催化反应2h后CIP的降解率为65％，催化反应持续到6h后CIP的降解率达到92％。同时提出了MoS2引入后形成的MoS2/BiOBr中空微球的相关光催化机理。 3.在[C16mim]Br离子液体中以乙二醇作溶剂，通过微波法合成了BiOBr中空和多孔微球材料。采用XRD、SEM、TEM和EDS等对所得样品的组成、结构和形貌进行了系统的分析。研究表明，[C16mim]Br离子液体不仅起到溶剂和溴源的作用，还可以作为微波吸收介质参与到BiOBr多孔微球的形成过程中。所加入的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂与离子液体共同调控BiOBr多孔微球的生长。在可见光条件下降解RhB染料的研究表明，微波法-离子液体-PVP复合体系中合成的BiOBr多孔微球相对于微波法-离子液体体系中合成的中空结构BiOBr材料具有更好的光催化降解RhB的能力。在BiOBr多孔微球的作用下，催化反应15 min后RhB的降解率为87％，催化反应持续到60 min后RhB几乎降解完全。而在BiOBr中空微球的作用下，催化反应持续到105m in后还有5％ RhB未被降解。
溴氧铋基光催化剂;辅助微波法;光催化性能;离子液体
江苏大学
硕士
化学工艺
贺敏祥
2015
中文
TQ426.7
90
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）