本文關(guān)鍵詞：BiOCl薄膜的原位合成及其光催化性能研究　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：BiOCl光催化劑因其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)和電子躍遷模式,在水中染料降解方面表現(xiàn)出了較好的光催化活性,被認(rèn)為是21世紀(jì)最具應(yīng)用前景的光催化材料之一。但粉末催化劑在使用過(guò)程中表現(xiàn)出易團(tuán)聚、回收再利用困難、運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題,因此將粉末BiOCl催化劑固定化成為了該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。其中原位合成是一種直接在金屬鉍基表面生成BiOCl薄膜的制備方法,所制薄膜和基底有良好的相容性,最重要的是生長(zhǎng)在金屬鉍基表面的薄膜與基底是以化學(xué)鍵連接,不易脫落;并且整個(gè)薄膜制備過(guò)程不需高溫高壓,具有反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)單、易控制、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),故BiOCl薄膜光催化劑的原位合成方法越來(lái)越受到研究者們的關(guān)注。為此,本文以金屬Bi板為基底,以原位合成BiOCl薄膜為目的,通過(guò)氧化還原法和電化學(xué)法制得了不同形貌的BiOCl薄膜光催化劑,并對(duì)其形成機(jī)理、物化性質(zhì)以及光催化性能進(jìn)行了考察,為該光催化劑的應(yīng)用和發(fā)展提供了一定的借鑒和指導(dǎo)。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.NaClO氧化還原法合成BiOCl薄膜及其光催化性能以NaClO為氯源,直接在金屬Bi板上原位合成了四方晶相的BiOCl薄膜光催化劑,并對(duì)其組成結(jié)構(gòu)、形貌特征以及光催化活性進(jìn)行了考察,從中發(fā)現(xiàn)所制薄膜是由超薄納米片組裝而成的“毛線團(tuán)”微球結(jié)構(gòu),在模擬太陽(yáng)光照射下具有較好的光催化活性和穩(wěn)定性。模擬太陽(yáng)光下照射210min,98.2%的羅丹明B得到降解,經(jīng)四次循環(huán)降解后降解率仍可維持在91.6%。經(jīng)研究BiOCl薄膜的形成機(jī)理,我們發(fā)現(xiàn)乙二醇和NaCl O的氧化還原反應(yīng)可以將Cl-緩慢釋放,正是該緩慢釋放的Cl-對(duì)直接在金屬Bi板上合成不易脫落的BiOCl薄膜光催化劑發(fā)揮了重要作用。2.FeCl_3氧化還原法合成BiOCl薄膜及其光催化性能以三氯化鐵(FeCl_3)為溶劑和氯源,在室溫條件下,以金屬鉍板為鉍源原位合成了BiOCl薄膜光催化劑,并對(duì)其組成結(jié)構(gòu)、形貌特征以及光催化活性進(jìn)行了考察,從中發(fā)現(xiàn)所制薄膜為四方晶相BiOCl,表面光滑完整,同時(shí)由高倍SEM發(fā)現(xiàn)該薄膜是由0.1-3μm薄而大的片狀結(jié)構(gòu)組成。所制薄膜在模擬太陽(yáng)光照射下具有良好的光催化活性和穩(wěn)定性。模擬太陽(yáng)光照射180 min后,羅丹明B的降解率達(dá)到97.5%,經(jīng)五次循環(huán)后對(duì)羅丹明B的降解率仍保持在96%以上。此外通過(guò)捕獲劑實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)BiOCl薄膜在光催化降解羅丹明B時(shí),·O2-和h+是主要活性物種,且·O2-作用更大。3.電化學(xué)法合成BiOCl薄膜及其光催化性能以NaClO為電解質(zhì)溶液,金屬Bi板為陽(yáng)極材料,石墨為陰極材料,利用電化學(xué)法在Bi板上原位合成了BiOCl薄膜,并對(duì)其組成結(jié)構(gòu)和形貌特征進(jìn)行表征,結(jié)果表明所制薄膜為組分單一的BiOCl催化劑且其表面形貌為均勻的片狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)制備條件優(yōu)化發(fā)現(xiàn)當(dāng)NaClO用量為0.095 mol、電解電流為0.05 A、EDTA添加量為2 mmol且不改變?nèi)芤簆 H(p H=7.5)時(shí)所制薄膜的催化活性最佳,經(jīng)模擬太陽(yáng)光照射150 min后,磺胺甲惡唑(SMZ)的降解率達(dá)到89.8%,經(jīng)五次循環(huán)使用后對(duì)SMZ的降解率仍在82%以上。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.2;O643.36

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉山虎;許慶峰;邢瑞敏;中田一彌;寺島千晶;藤]嬚，

本文編號(hào)：1336762