本文關鍵詞：稀土摻雜鉍基復合物的制備及光催化性分析

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【摘要】：近年來,由于染料紡織工業(yè)的高速發(fā)展,染料的數(shù)量和品種不斷增加,各種新型染料相繼出現(xiàn),印染廢水已成為水污染的重要源頭之一。印染廢水水質(zhì)復雜、顏色較深、排放量大、危害性強且難于降解,因此對于印染廢水污染的治理刻不容緩。傳統(tǒng)的印染廢水處理方法存在處理效率低、脫色困難等缺點,因此,選用高效節(jié)能的污水處理方法來處理印染廢水是目前的研究方向。光催化技術是一種比較先進的高級氧化技術,它以光作為能量來源,利用光催化劑的催化性能,使印染廢水中的有機污染物氧化分解或使重金屬陽離子還原,從而達到凈化廢水的作用。目前,對Ti O2的研究最多,但是因為Ti O2禁帶寬度較大,其對光能的利用率很低,限制了它的應用。人們的研究方向轉(zhuǎn)向開發(fā)新型窄帶隙光催化劑和利用摻雜等方法拓寬催化劑對光的吸收范圍�；谝陨蟽�(nèi)容,本文以鉍系材料為基礎,利用配位前驅(qū)體法成功地制備出了分別摻雜稀土離子Ce~(3+)、Y~(3+)、Ho~(3+)、Eu~(3+)、Nd~(3+)和Gd~(3+)的Bi_2O_3催化劑樣品。通過各催化劑前驅(qū)體的熱重測試和紅外測試分析可知,前驅(qū)體的分解溫度大致相同,在500℃能完全分解,得到復合氧化物光催化劑;通過各催化劑樣品的XRD分析可知,稀土離子的摻雜比例對樣品的晶體結(jié)構(gòu)有很大影響,可以使催化劑的晶體結(jié)構(gòu)由單斜相向四方相或者稀土鉍基復合物晶相轉(zhuǎn)變;通過各催化劑樣品的紫外-可見漫反射光譜測試可知,摻雜稀土離子后可有效減小Bi2O 3催化劑的禁帶寬度,使催化劑的光響應范圍變廣;通過各催化劑的熒光光譜測試可知,摻雜稀土離子可降低光生電子和空穴的復合幾率,提高光量子效率。光催化降解甲基橙實驗表明,摻雜稀土的Bi_2O_3催化劑光催化效果明顯優(yōu)于純Bi_2O_3,當摻入釓比例為5%時取得最佳催化效果,光照4小時對甲基橙的降解率為99.0%。以催化性能最佳的Gd5%為催化劑分別降解甲基橙和亞甲基藍,其降解率分別為99.0%和76.0%,說明催化劑存在選擇性,其根本原因在于污染物本身的結(jié)構(gòu)不同。溶液p H值、催化劑用量以及空氣流量對污染物的降解過程有較大的影響,當p H值為4、催化劑用量為0.8 g/L、空氣流量為1.0 L/min時,光照2 h后Gd5%對甲基橙的降解率達99.14%。催化劑穩(wěn)定性測試表明,稀土摻雜氧化鉍光催化劑具有較高的穩(wěn)定性和可回收性,具有實際應用價值。
【關鍵詞】：Bi_2O_3 光催化劑 稀土摻雜 甲基橙 亞甲基藍
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-29
• 1.1 印染廢水的處理方法11-13
• 1.1.1 物理法11
• 1.1.2 生物法11-12
• 1.1.3 化學法12-13
• 1.2 光催化技術13-17
• 1.2.1 光催化反應機理14-15
• 1.2.2 光催化技術研究現(xiàn)狀15
• 1.2.3 光催化活性的影響因素15-17
• 1.3 半導體光催化劑的摻雜改性技術17-22
• 1.4 新型光催化劑22-26
• 1.4.1 鈦酸鉍23
• 1.4.2 鎢酸鉍23-24
• 1.4.3 釩酸鉍24
• 1.4.4 鹵氧化鉍24-25
• 1.4.5 氧化鉍25-26
• 1.5 研究意義和研究內(nèi)容26-29
• 1.5.1 研究意義26-27
• 1.5.2 研究內(nèi)容27-29
• 2 實驗材料與方法29-34
• 2.1 實驗藥品及主要儀器29-30
• 2.1.1 實驗試劑29
• 2.1.2 實驗儀器29-30
• 2.2 材料制備方法30-31
• 2.3 表征手段31-32
• 2.3.1 熱穩(wěn)定性31
• 2.3.2 紅外吸收光譜31
• 2.3.3 X射線衍射31
• 2.3.4 掃描電子顯微鏡31-32
• 2.3.5 比表面積32
• 2.3.6 紫外-可見漫反射光譜32
• 2.3.7 熒光光譜32
• 2.4 光催化活性評價32-34
• 3 稀土離子摻雜氧化鉍的制備及結(jié)構(gòu)性能研究34-81
• 3.1 稀土摻雜氧化鉍的制備34
• 3.2 摻雜比例對氧化鉍的影響34-76
• 3.2.1 鈰摻雜對氧化鉍的影響34-41
• 3.2.2 釔摻雜對氧化鉍的影響41-48
• 3.2.3 鈥摻雜對氧化鉍的影響48-55
• 3.2.4 銪摻雜對氧化鉍的影響55-61
• 3.2.5 釹摻雜對氧化鉍的影響61-68
• 3.2.6 釓摻雜對氧化鉍的影響68-76
• 3.3 不同離子摻雜對氧化鉍的影響比較76-81
• 4 反應條件對釓摻雜氧化鉍光催化活性的影響81-87
• 4.1 催化劑的選擇性81-82
• 4.2 pH對甲基橙溶液光催化的影響82-83
• 4.3 催化劑用量對光催化效果的影響83-84
• 4.4 空氣流量對光催化效果的影響84-85
• 4.5 催化劑穩(wěn)定性研究85-86
• 4.6 小結(jié)86-87
• 結(jié)論87-89
• 致謝89-90
• 參考文獻90-98
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及研究成果98

【參考文獻】

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本文編號：1067044