氮化硼复合型光催化材料的制备及光催化活性研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yljin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
染料废水的排放处理是近年来环境治理中的重点和难点。半导体光催化技术与常用的物理方法和生物方法相比,被认为是最有前景及最有效的环境净化技术。目前,TiO2作为传统半导体光催化剂的典型代表,具有非常高的稳定性、非常强的光催化能力以及无毒无害等突出的优点,在去除空气和水体中有机及无机污染物方面得到广泛的研究和应用。然而,TiO2并不是最理想的光催化剂,它响应范围主要集中于紫外区,低太阳光利用效率(约占4%)和高光生电子与空穴复合率是影响进一步应用的阻碍。因此,有必要设计开发高效、稳定的新型可见光响应光催化材料。  本论文围绕高温煅烧合成的氮化硼(BN)作为掺杂剂,分别采用水浴和煅烧方法制备了BN/AgBr、BN/WO3和BN/MoO3复合半导体光催化材料,并通过调变BN在复合材料中的含量,对半导体材料进行改性以提高其在可见光下的光催化活性,同时结合改变的催化活性来探究BN引入对光催化活性的影响规律和机理。具体内容如下:  1、使用水浴方法合成BN/AgBr复合光催化材料。通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(DRS)、光致发光光谱(PL)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等手段对其结构进行表征。实验以甲基橙作为目标污染物对所制备的BN/AgBr材料进行光催化活性测试。结果表明,AgBr的光催化活性可以通过加入适量的BN得到显著改善,且研究发现BN的最佳掺杂量为1.0 wt%,此时在可见光照射下,甲基橙分子几乎在15 min内被完全降解。同时发现所制备的光催化剂在循环使用5次后,其活性几乎没有降低,证明所制备的复合催化剂具有良好的稳定性。另外对回收后的光催化剂进行XRD测试并未发现单质银衍射峰,这表明一定量的BN引入有效的抑制Ag+的还原,促进AgBr光致稳定性的提升。并对BN引入后光催化性能提升的机理进行分析。  2、以钨酸铵为前驱体通过两步煅烧法合成BN/WO3复合光催化剂,分别通过XRD、TEM、XPS、DRS、FT-IR等手段对所制备的光催化剂进行结构、形貌、元素价态和光学特性的分析。从XRD图上可以发现,BN的引入并未改变WO3的晶型结构。另外从TEM图可以发现,BN与WO3的相互结合使复合催化剂的纳米尺寸减小,产生量子尺寸效应,这一结果也可以从DRS图上看出,即所制备的复合光催化剂BN/WO3在可见光区的吸收带边发生蓝移。同时实验以罗丹明B为目标污染物对所制备的复合催化剂BN/WO3进行光催化性能测试,结果表明BN/WO3(5wt%)复合光催化剂在可见光照射3h后对罗丹明B的降解率达到82%,其降解效率为单体WO3催化活性的4倍,并对复合光催化剂增强的光催化活性进行探究。  3、以钼酸铵为前驱体煅烧制备BN/MoO3复合催化剂,分别通过XRD、SEM、XPS、DRS、FT-IR等手段对所制备的材料进行晶型结构、形貌、元素价态和光学特性的表征。实验以RhB为目标污染物,考察所制备的BN/MoO3复合催化剂的光催化性能。从实验结果可以看出,在可见光照射下3 wt% BN/MoO3对罗丹明B的降解效果最好,是相同条件下单体MoO3降解罗丹明B效率的3.9倍,且复合催化剂BN/MoO3对罗丹明B的降解过程符合一级动力学特征。根据表征结果和活性数据分析,对可能的光催化反应机理进行研究。
其他文献
小麦籽粒微营养品质直接关系到人们的饮食健康。为提高小麦的微营养品质,保证小麦生产的高效、安全,本研究以河南省主栽小麦品种为供试材料,分析了田间种植条件下Zn在小麦植株内的吸收、积累和分配的动态变化及其品种间差异,探讨了盆栽条件下土壤施Zn及田间水氮运筹等栽培措施对小麦植株生长生理及Zn吸收积累的影响,主要结果如下:1、籽粒Zn含量在花后7-21d下降,花后21-35d籽粒Zn含量升高。随籽粒灌浆的
马铃薯是世界上继小麦、水稻、玉米之后的第四大粮食作物.由于块茎是马铃薯的经济器官,块茎的形成及其生长发育直接关系到最终的产量,因此影响其形成及生长的因素备受关注.本