發(fā)布時(shí)間：2018-10-16 17:19

【摘要】：鎢酸鉍(Bi_2WO_6)作為一種新型的光催化材料,因其具有較窄的帶隙、較高的光化學(xué)穩(wěn)定性、較強(qiáng)的氧化能力以及成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的關(guān)注和深入的研究。本文以硝酸鉍(Bi(NO3)3·5H2O)和鎢酸鈉(Na2WO4·2H2O)為原料合成了一系列鎢酸鉍和金屬改性鎢酸鉍材料,研究了制備條件對(duì)材料活性的影響,揭示了其光催化反應(yīng)機(jī)理,為制備具有高催化活性的光催化劑提供了理論依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用水熱法,以硝酸鉍和鎢酸鈉為原料,通過(guò)改變?cè)系呐浔�、前�?qū)液的pH值以及反應(yīng)時(shí)間,來(lái)確定最佳的反應(yīng)條件。采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和紫外-可見(jiàn)漫反射光譜(DRS)對(duì)Bi_2WO_6的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。以羅丹明B(RhB)為模擬染料廢水,研究了不同制備條件對(duì)Bi_2WO_6光催化性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)摩爾比Bi:W=2:1,前驅(qū)液pH=1,反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)時(shí),所制備的Bi_2WO_6納米片晶化程度最好,相對(duì)的光催化活性也最高。(2)以銀氨溶液為銀源,采用兩步法在已合成的Bi_2WO_6表面負(fù)載銀單質(zhì),得到鎢酸鉍負(fù)載銀,并探討了其對(duì)羅丹明B的降解性能。結(jié)果表明,在鎢酸鉍表面負(fù)載的微量銀單質(zhì),并沒(méi)有對(duì)純鎢酸鉍的結(jié)構(gòu)和晶型造成很大的影響,但卻在一定程度上提高了其在可見(jiàn)光下的降解活性,得出這種現(xiàn)象的原因可能是銀單質(zhì)的等離子共振效應(yīng)提高了催化劑在可見(jiàn)光區(qū)的吸收范圍,并且銀單質(zhì)作為一種導(dǎo)體,促進(jìn)了光生電子-空穴的分離。(3)以硝酸銅為銅源,采用水熱法一步合成銅改性鎢酸鉍,并且也探究了其在不同pH時(shí),對(duì)羅丹明B的降解性能。結(jié)果表明,微量銅的改性對(duì)純Bi_2WO_6的晶型和結(jié)構(gòu)的影響不大,但卻顯著提高了其在可見(jiàn)光和紫外光下的降解活性,表征結(jié)果表明負(fù)載的微量銅增強(qiáng)了Bi_2WO_6對(duì)光的吸收,并且促進(jìn)了光生電子-空穴的分離效率。通過(guò)對(duì)其機(jī)理的探究,發(fā)現(xiàn)在Bi_2WO_6降解羅丹明B過(guò)程中的主要活性物種是光生空穴以及羥基自由基;羅丹明B的降解主要發(fā)生在催化劑表面,因此,羅丹明B的吸附過(guò)程是光催化降解的決速步驟。
[Abstract]:Bismuth tungstate (Bi_2WO_6), as a new photocatalytic material, has been widely studied because of its narrow band gap, high photochemical stability, strong oxidation ability and low cost. A series of bismuth tungstate and metal modified bismuth tungstate were synthesized from bismuth nitrate (Bi (NO3) 3 5H2O) and sodium tungstate (Na2WO4 2H2O). It provides a theoretical basis for the preparation of photocatalysts with high catalytic activity. The main contents are as follows: (1) the optimum reaction conditions were determined by changing the ratio of raw material, pH value of precursor and reaction time, using hydrothermal method and bismuth nitrate and sodium tungstate as raw materials. The morphology and structure of Bi_2WO_6 were analyzed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS). Using Rhodamine B (RhB) as simulated dye wastewater, the effects of different preparation conditions on photocatalytic properties of Bi_2WO_6 were studied. The results showed that when the molar ratio of Bi:W=2:1, precursor pH=1, was 24 hours, the degree of crystallization of Bi_2WO_6 nanoparticles was the best, and the relative photocatalytic activity was the highest. (2) Silver ammonia solution was used as silver source. Silver loaded with bismuth tungstate on the surface of Bi_2WO_6 was prepared by two-step method. The degradation of rhodamine B was investigated. The results show that the microamounts of silver loaded on the surface of bismuth tungstate have no significant effect on the structure and crystal form of pure bismuth tungstate, but to some extent improve the degradation activity of bismuth tungstate under visible light. It is concluded that the reason for this phenomenon may be that the plasmon resonance effect of the silver element increases the absorption range of the catalyst in the visible region, and that the silver element, as a conductor, promotes the separation of photogenerated electrons and holes. (3) Copper nitrate is used as a copper source. Copper modified bismuth tungstate was synthesized by hydrothermal method, and the degradation properties of rhodamine B at different pH were also studied. The results showed that the modification of trace copper had little effect on the crystal form and structure of pure Bi_2WO_6, but significantly increased its degradation activity under visible and ultraviolet light. The characterization results showed that the supported trace copper enhanced the absorption of Bi_2WO_6. It also promotes the separation efficiency of photogenerated electrons and holes. It is found that the main active species in the degradation of Rhodamine B by Bi_2WO_6 are photogenerated holes and hydroxyl radicals, and the degradation of Rhodamine B mainly occurs on the surface of the catalyst, therefore, the degradation of Rhodamine B occurs on the surface of the catalyst. The adsorption process of Rhodamine B is the critical step of photocatalytic degradation.
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36

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本文編號(hào)：2275096