【摘要】：鐵酸鉍是一種禁帶寬度較窄(2.5～2.8eV),對可見光有一定程度響應(yīng)的新型光催化劑。但鐵酸鉍也存在一定的缺陷:1、鐵酸鉍催化劑產(chǎn)生的光生電子和空穴的復(fù)合幾率大;2、光降解速率較慢;3、鐵酸鉍催化劑對可見光的利用率比較低。針對上述問題,本文進(jìn)行了如下研究:(1)以無水乙酸作溶劑,采用溶膠-凝膠法成功制備出純BiFeO_3催化劑和鈦摻雜的Ti-BiFeO_3催化劑。純BiFeO_3催化劑最佳煅燒溫度為550℃。Ti-BiFeO_3催化劑最佳制備條件:煅燒溫度為700℃ ,鈦摻雜量為10% ,鉍鈦比為12:1。以硝酸作溶劑成功制備出純BiFeO_3催化劑和鈦摻雜的Ti-BiFeO_3催化劑。以硝酸作溶劑,純BiFeO_3催化劑的最佳制備條件:煅燒溫度為550℃ ,溶劑為硝酸/水的體積比為1:1。以硝酸作溶劑,Ti-BiFeO_3催化劑最佳制備條件:煅燒溫度為700℃ ,溶劑為硝酸/水體積比為1:1 ,鈦摻雜量為10% ,鉍鈦比為12:1。(2)利用XRD、SEM和紫外可見漫反射等方法對催化劑結(jié)構(gòu)等進(jìn)行表征,并利用鹵鎢燈模擬太陽光,對催化劑的光催化活性進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明:鈦摻雜能有效地提高鐵酸鉍的光催化活性,使鐵酸鉍對太陽光的吸收邊帶發(fā)生紅移,也使得鐵酸鉍的禁帶寬度變窄。以無水乙酸作溶劑,在最佳制備條件下制備的Ti-BiFeO_3催化劑的禁帶寬度約為1.85eV。以硝酸作溶劑,在最佳制備條件下制備的Ti-BiFeO_3催化劑的禁帶寬度約為1.88eV。(3)以亞甲基藍(lán)溶液為目標(biāo)降解物進(jìn)行光催化降解實驗探討Ti-BiFeO_3催化劑處理亞甲基藍(lán)溶液的主要影響因素和最佳反應(yīng)條件。主要影響因素為亞甲基藍(lán)溶液初始pH值、催化劑的投加量和亞甲基藍(lán)溶液的初始濃度。最佳反應(yīng)條件:亞甲基藍(lán)溶液初始pH值為11 ,催化劑的投加量為2.5 g/L ,亞甲基藍(lán)溶液的初始濃度10 mg/L。在最佳反應(yīng)條件下,光催化210分鐘,利用乙酸作溶劑,在最佳制備條件下制備的Ti-BiFeO_3催化劑處理亞甲基藍(lán)溶液,亞甲基藍(lán)溶液的色度去除率為98.99% , COD去除率為76.96%。利用硝酸作溶劑,在最佳制備條件下制備的Ti-BiFeO_3催化劑處理亞甲基藍(lán)溶液,亞甲基藍(lán)溶液的色度去除率為94.04%。(4)對Ti-BiFeO_3催化劑處理亞甲基藍(lán)模擬染料廢水進(jìn)行動力學(xué)研究。由光催化反應(yīng)動力學(xué)研究表明Ti-BiFeO_3催化劑光催化降解亞甲基藍(lán)的反應(yīng)符合一級反應(yīng)動力學(xué)模型,其模型為:C=C_0exp(0.006257C_0~(-0.05209)Q~(1.1911)t)。
[Abstract]:Bismuth ferrate is a novel photocatalyst with narrow band gap (2.5~2.8eV) and a certain degree of response to visible light. However, bismuth ferrate also has some defects: 1, the photoelectron and hole recombination probability of bismuth ferrate catalyst is high; 2, the photodegradation rate is slow; 3, the utilization ratio of visible light of bismuth ferrate catalyst is low. To solve the above problems, the following studies were carried out: (1) the pure BiFeO_3 catalyst and titanium doped Ti-BiFeO_3 catalyst were successfully prepared by sol-gel method using anhydrous acetic acid as solvent. The optimum calcination temperature of pure BiFeO_3 catalyst is 550 鈩，

本文編號：2421363