【摘 要】
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伴随着工业化和城市现代化的过程,人类生产活动产生了大量的污染废水,对生态环境和人类本身产生了巨大的影响。典型的污染废水包括染料、药物和合成化工品等有机污染物和重金
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伴随着工业化和城市现代化的过程,人类生产活动产生了大量的污染废水,对生态环境和人类本身产生了巨大的影响。典型的污染废水包括染料、药物和合成化工品等有机污染物和重金属离子无机污染物,在处理上述废水的技术中,光催化高级氧化法展现出了能耗低、反应条件温和等优势。然而光催化剂单独使用时具有回收难度大和受限于光照条件等劣势。因此,开发具有功能化的光催化功能材料以解决光催化剂的自身缺陷对于污水处理效率和光催化技术的应用有重要的科学意义和使用价值。基于上述课题背景和研究思路,本文选择氯氧化铋（BiOCl）作为代表性的光催化剂,对其进行了功能化改性并对催化降解水体中有机染料罗丹明B的催化反应性能进行了研究,主要的工作内容和研究结果如下:（1）通过甘露醇络合辅助的方法在常温常压条件下制备了低晶态的BiOCl,在此基础上在无氧条件下通过氧化石墨烯的桥梁作用制备了负载有聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）的温敏BiOCl光催化材料。通过XRD、XPS、DRS、UV-vis、PL和Raman等对材料进行了表征。低晶态BiOCl对罗丹明B的吸附速率常数为0.2604 g·（mg·min）-1,相比水热条件下制备高晶态BiOCl纳米片吸附性能提升了5倍;复合功能材料的光降解速率为7.26×10-2 min-1,比高晶态BiOCl纳米片提升了7倍。溶胀平衡实验测试得该材料得临界转变温度约为35℃,方便实现温敏BiOCl光催化材料的快速沉淀分离,有利于实现催化剂的回收和循环利用。光催化反应过程中的主要活性物种为羟基自由基和超氧自由基。在实验结果基础上,对温敏BiOCl光催化剂可能的催化反应机理进行了讨论。（2）通过原位沉积的方法制备了负载Co3O4的BiOCl催化氧化功能化光催化材料,并通过XRD、DRS、PL、光电流和交流阻抗谱等对催化剂做了表征。随着Co3O4负载量的提升,该功能材料的光催化性能先提升后下降,其中负载量为1%wt的功能材料具有最佳的光催化性能,反应速率常数为0.58×10-11 min-1。材料的催化氧化性能随 Co3O4负载量的提升而升高,在1.5%wt负载下,对过硫酸钾的催化氧化反应速率分别为5.53×10-2 min-1,使得在光照条件不足的情况下仍然具有降解废水的能力,有助于在整体上进一步提高催化剂的使用效率。
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