新穎納米結(jié)構(gòu)光催化劑的制備與對染料廢水的降解性能研究.pdf

1、由于TiO2材料具有較好的光催化活性、成本低、資源豐富、無毒和高光耐腐蝕性等特點，近幾十年來引起科學(xué)研究者廣泛的研究興趣。但其在可見光吸收和光催化效率等方面受到限制，因此開發(fā)光催化活性高的新納米材料和結(jié)構(gòu)具有重要的意義。
　　在本論文中，我們主要開展了TiO2材料，Bi2(OH)2SO4、Bi6S2O15新型非金屬含氧酸鹽光催化劑和BiOCl鉍缺陷光催化材料的納米結(jié)構(gòu)可控合成，并系統(tǒng)研究了降解染料廢水的光催化活性和能效提高的機(jī)理。

2、本論文主要內(nèi)容有如下三點:
　　1、我們首次利用簡單的水熱法合成出三明治狀孿晶結(jié)構(gòu)的TiO2光催化劑。在合成過程中，研究了反應(yīng)時間，反應(yīng)溫度，氫氟酸濃度以及水的量對材料形貌、性能盼影響。利用XRD、SEM、HRTEM、SAED、UV-DRS和氮吸附等溫線等分析測試手段對產(chǎn)物形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。發(fā)現(xiàn)延長反應(yīng)時間有助于形貌結(jié)構(gòu)的演變，并且三明治狀的孿晶結(jié)構(gòu)是通過定向附著(OA)和Ostwald熟化(OR)機(jī)理控制二次生長得到的。孿晶

3、TiO2降解羅丹明B的光催化活性分別是單晶和金紅石的2.57和8.74倍。這主要歸因于TiO2獨特的三明治狀孿晶結(jié)構(gòu)。
　　2、我們主要研究了具有相似層狀結(jié)構(gòu)的Bi6S2O15和Bi2O(OH)2SO4的能帶和光化學(xué)性質(zhì)。和Bi6S2O15的價帶和導(dǎo)帶位置相比，羥基使得Bi2O(OH)2SO4的導(dǎo)帶和價帶位置都降低。此外對于降解羅丹明B染料，Bi6S2O15和Bi2O(OH)2SO4對應(yīng)的主要氧化物種分別是空穴(h+)和羥基自由基

4、(·OH)。這種明顯的差異主要歸因于羥基改變了能量結(jié)構(gòu)和能帶位置。此外，我們還研究了Bi2O(OH)2SO4的形態(tài)控制性質(zhì)。在紫外光照射(λ≤420nm)下降解羅丹明B染料，Bi2O(OH)2SO4微球的降解活性分別是長雪花狀和稻草捆狀的1.3倍和2.2倍。
　　3、通過簡單的水熱法合成了BiOCl(BOC)和有鉍缺陷的BiOCl(Ⅴ-BOC)。發(fā)現(xiàn)鉍缺陷能引起價帶上移和提高光生電子-空穴對的分離效率。在降解甲基橙染料中，Ⅴ-BO