【摘要】：實(shí)現(xiàn)高效、直接地將太陽能向其它能源如化學(xué)能的轉(zhuǎn)變,被認(rèn)為是解決未來環(huán)境和能源問題的最有潛力的策略。以可持續(xù)化學(xué)為原則的光催化技術(shù),可以利用不竭的和清潔的太陽能,在實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)轉(zhuǎn)變上為我們提供了一條有前途的道路。最近,人們對一系列具有可見光活性的鉍基光催化劑給予了極大關(guān)注。由于Bi的6s~2軌道和O的2p軌道的雜化,價(jià)帶上移可能會(huì)造成價(jià)帶的散度增加,這將有利于光生電子-空穴對的分離和轉(zhuǎn)移,許多包含Bi~(3+)離子的化合物被發(fā)現(xiàn)其具有狹窄的帶隙,展現(xiàn)出較高的可見光光催化活性。另外,Bi~(5+)的6s空軌道也使包含Bi~(5+)離子的化合物具有較高的光催化活性。因此,關(guān)于鉍基化合物和復(fù)合材料的合成、表征和光催化性能等方面引起了許多研究者的研究興趣,鉍基光催化材料已經(jīng)成為一個(gè)可見光光催化劑的重要家族。本文基于鉍基光催化劑的制備改性,主要研究了以下三部分內(nèi)容:(1)通過水熱法合成了BiOBr和離子液體輔助的BiOBr(Ionic Liquid Assisted Bi OBr,IL-BiOBr)光催化材料,借助掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)和紫外-可見漫反射光譜(UV-vis DRS)等手段對其微觀形貌、晶相和光吸收性質(zhì)進(jìn)行了表征。采用吸附動(dòng)力學(xué)和吸附熱力學(xué)模擬探究該材料對孔雀石綠分子(Malachite Green,MG)的吸附行為,結(jié)果表明,BiOBr和IL-BiOBr對MG的吸附符合Langmuir吸附模型和準(zhǔn)一級動(dòng)力學(xué)模型。光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加入離子液體合成的IL-BiOBr材料對MG的光降解效果比BiOBr明顯增強(qiáng)。進(jìn)一步探討了不同光催化條件對IL-BiOBr降解MG的影響,在催化劑投加量為1.5 g/L,MG濃度為15 mg/L,pH=7的最佳條件下,光照60 min后IL-BiOBr對MG的降解率達(dá)到93.9%,表現(xiàn)出良好的催化活性,循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明材料具有良好的穩(wěn)定性。(2)以三聚氰胺為原料通過高溫煅燒得到類石墨相氮化碳(Graphiticcarbon Nitride,g-C_3N_4),采用水熱法制備了不同復(fù)合比例的Bi_2Se_3/g-C_3N_4復(fù)合材料,采用XRD、SEM和FT-IR等手段對材料進(jìn)行晶相、形貌、結(jié)構(gòu)表征。光催化實(shí)驗(yàn)表明,不同復(fù)合比例的Bi_2Se_3/g-C_3N_4光催化劑對羅丹明B(Rhodamine B,RhB)的降解效果均優(yōu)于單獨(dú)的g-C_3N_4和Bi_2Se_3材料。當(dāng)復(fù)合材料Bi_2Se_3/g-C_3N_4中Bi_2Se_3的含量為20.6%(m/m),催化劑投加量為3 g/L,RhB的濃度為20 mg/L,偏酸性的條件下,光照100 min后RhB的降解率達(dá)到92.3%。該材料還可應(yīng)用于其他三種染料廢水(MG,甲基橙和亞甲基藍(lán))的降解,取得了良好的效果。(3)以超聲-水熱法合成了WS_2量子點(diǎn)(WS_2 Quantum Dots,WS_2 QDs),以水熱法合成了Bi_2WO_6,并通過濕法浸漬合成了不同WS_2 QDs含量的WS_2QDs/Bi_2WO_6的復(fù)合光催化劑,將該材料應(yīng)用于苯酚的光催化降解,結(jié)果表明,WS_2 QDs的引入大幅增強(qiáng)了Bi_2WO_6的光催化性能。在催化劑投加量為2 g/L,苯酚濃度為10 mg/L,偏酸性的條件下,光照90 min后苯酚的降解率達(dá)到93%以上。
【圖文】：

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文太陽能和空氣中的氧氣，將其轉(zhuǎn)化為高密度的電能或化學(xué)能，可在環(huán)境溫度和力下進(jìn)行的綠色技術(shù)。它迎合了許多方面的廣泛應(yīng)用，尤其是在含有機(jī)污染物廢水處理和光催化分解水等方面。并且因?yàn)楣獯呋磻?yīng)過程中無污染、高效率成本低、對環(huán)境友好等，被認(rèn)為是一項(xiàng)用來解決當(dāng)前能源和環(huán)境問題的最具潛的技術(shù)，引起了眾多研究學(xué)者們的廣泛關(guān)注[13-14]。1.2 光催化技術(shù)1.2.1 半導(dǎo)體光催化的基本原理能帶理論是半導(dǎo)體光催化的基本原理。原子軌道構(gòu)成具有分立能級的分子道，其數(shù)量非常大，可以將所形成的分子軌道的能級看成是準(zhǔn)連續(xù)的，即形成能帶。半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)不連續(xù)，，導(dǎo)帶(Conduction Band，CB)的最低點(diǎn)和價(jià)帶(ValeBand，VB)的最高點(diǎn)的能量之差稱為帶隙，也稱能隙。

長掃描得到 MG 的最大吸收波長為 616 nm。MG 溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制過程如下制濃度分別為 2.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0、30.0 mg/L 的 MG 溶液，于為 616 nm 處測定其吸光度，以吸光度對濃度作圖，即可得到 MG 溶液的標(biāo)準(zhǔn)，如圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ426;TK511

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號(hào)：2620364