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黃鐵礦負載鉍系化合物光催化降解氣態(tài)苯

發(fā)布時間:2020-05-27 15:31
【摘要】:鉍系半導體材料作為新型可見光催化劑,因其具有較窄的禁帶寬度以及良好的可見光吸收活性的等優(yōu)點而被廣泛的研究。本文以黃鐵礦為前驅體,利用水熱-煅燒法制備了一系列的黃鐵礦負載鉍系化合物復合催化劑(Bi_2WO_6/FeS_2、BiVO_4/FeS_2、FeS_2/Bi_2MoO_6)。采用X射線衍射儀(XRD)、傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、UV-Vis漫反射光譜儀(DRS)以及比表面積分析儀(BET)等手段對復合催化劑的組成、光吸收區(qū)域、表面形貌及結構等進行了表征。通過實驗探討了復合催化劑的催化性能和降解機理,同時通過測量產生的CO_2的量計算礦化率,得出的結論如下:(1)以黃鐵礦為前驅體,采用水熱-煅燒法制備Bi_2WO_6/FeS_2復合催化劑具有較好的光催化活性。當黃鐵礦與鎢酸鉍摩爾比為1:1,前驅體溶液pH為3和煅燒溫度為350 ~oC時所制備的復合催化劑具有較高的光催化活性,在365 nm紫外光照射140 min后,對初始濃度為100 mg/m~3苯的降解率可達66%、礦化率達61.8%。通過對Bi_2WO_6/FeS_2復合催化劑光降解苯的反應機理進行研究發(fā)現,在復合催化劑光催化降解苯的過程中,主要是由Bi_2WO_6產生的光生空穴(h~+)和氧衍生的超氧自由基(·O_2~-)起主導作用。(2)以黃鐵礦為前驅體,采用水熱-煅燒法制備BiVO_4/FeS_2復合催化劑具有較高的光催化活性。當黃鐵礦與BiVO_4的摩爾比為0.6:1,煅燒溫度為350 ~oC和前驅體溶液pH=5時制備的復合催化劑活性最高。并且當其經365 nm紫外光照射140 min后,對100 mg/m~3苯的降解率可達63.1%,礦化率達58.1%。通過對不同的催化劑進行表征發(fā)現Bi_2WO_6/FeS_2復合催化劑與純Bi_2WO_6相比具有較大比表面積和較寬的光吸收范圍。通過對BiVO_4/FeS_2復合催化劑光催化降解氣態(tài)苯的機理進行研究發(fā)現:在光催化反應過程中,光生空穴(h~+)和羥基自由基(·OH)是降解氣態(tài)苯的主要活性物種。(3)以黃鐵礦為前驅體,采用水熱-煅燒法制備FeS_2/Bi_2MoO_6復合催化劑具有較高的光催化活性。當黃鐵礦與FeS_2/Bi_2MoO_6的質量比為0.05:1,煅燒溫度為350 ~oC時制備的復合催化劑活性最高。并且當其經365 nm紫外光照射140 min后,對100 mg/m~3苯的降解率可達66.9%,礦化率達63.5%。通過對FeS_2/Bi_2MoO_6復合催化劑光催化降解氣態(tài)苯的機理進行研究發(fā)現:在復合催化劑光催化降解苯的過程中,FeS_2/Bi_2MoO_6復合催化劑產生的光生空穴(h~+)、氧衍生的超氧自由基(·O_2~-)和羥基自由基(·OH)起主導作用。
【圖文】:

SEM圖,催化劑,復合催化劑,吸收邊界


20a) FeS2, (b) Bi2WO6, (c) Bi2WO6/FeS2復合催化劑圖 3.4 不同催化劑的 SEM 圖es of (a) FeS2, (b) Bi2WO6and (c) Bi2WO6/FeS2co6(350oC)和 Bi2WO6/FeS2復合催化劑(煅FeS2與 Bi2WO6的摩爾比為 1:1)的紫外漫 Bi2WO6的吸收邊界在 446 nm 附近,與純生了明顯的紅移,使其吸收邊界拓寬到 5度上拓寬了 Bi2WO6的可見光響應范圍。]計算:()/2ahvAhvEgn

SEM圖,復合催化劑,塊狀結構,鐵礦


38(a)FeS2、(b)純 Bi2MoO6和(c) FeS2/Bi2MoO6圖 5.4 不同復合催化劑的 SEM 圖es of (a) FeS2, (b) Bi2MoO6and (c) FeS2/Bi2MoO6co350oC)、Bi2MoO6(350oC)和 FeS2/Bi2MoO鐵礦與 Bi2MoO6的質量比為 0.05:1)的 S滑的塊狀結構(圖 5.4a),,純 Bi2MoO6由小b),根據 XRD 和 FTIR 結果可以推斷在復合在黃鐵礦表面。與純 Bi2MoO6相比,復合催黃鐵礦的加入有助于改善 Bi2MoO6的團聚從而更有利于復合催化劑表面對苯的吸附
【學位授予單位】:合肥工業(yè)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2019
【分類號】:X701;O643.3;X51

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