论文部分内容阅读
光催化降解有机物废水的研究已成为环境领域的重点之一。当前光催化剂的研究主要围绕TiO2, TiO2因其光催化活性好,性质稳定,安全无毒而一直是人们关注的焦点。由于其禁带宽度较大(Eg=3.2eV),可见光响应弱,对于太阳光的利用率不高,而限制了Ti02的实用性。新型、高效、能充分利用可见光的光催化剂的开发受到广大学者的关注。钨酸铋(Bi2W06)因其对可见光具有良好的响应范围而成为研究的热点。然而,钨酸铋作为具备层状结构的简单氧化物,电子和空穴的高复合率严重抑制了其光催化性能,自从1999年Kudo研究发现了Bi2WO6在λ>420nnm的可见光照射下展示出良好的光催化活性,对于Bi2WO6光催化剂的研究越来越多,尤其是对Bi2W06光催化剂的活性进一步的改善提出了诸多方法。本文探讨制备条件焙烧温度对Bi2WO6光催化活性的影响,并对其进行金属元素和氧化物的掺杂改性,进一步提高其光催化活性。实验借助XRD、SEM、BET、Uv-vis等现代表征技术对催化剂晶粒结构、微观形貌、比表面积和光响应能力进行了表征,并以罗丹明B(RhB)为降解对象,在可见光下进行光催化降解实验以优化制备工艺。最后对Bi2WO6光催化剂活性的机理进行了初步的探讨。本论文主要研究内容和结果如下：(1)采用水热合成法制备了系列Bi2WOe光催化剂,在确定适宜的水热条件(pH为4.5、水热温度160℃、水热时间12h)的基础上进一步考查了焙烧温度对Bi2WO6活性以及结构的影响。通过XRD、SEM、BET、UV-vis等分析表明焙烧温度对催化剂样品的形貌、颗粒特性、结构等方面产生了较大的影响；焙烧温度为300℃时,钨酸铋的催化性能最好,得到的样品结晶度好比表面积大,可见光的响应范围增大。(2)在上述条件下制备了金属(Fe)和金属氧化物(Ag2O)掺杂的Bi2WO6光催化剂,并对不同掺杂量和焙烧温度进行了光催化降解RhB研究,结果显示；铁元素掺杂量为0.5%焙烧温度为200℃时RhB的降解率达到98%；氧化银掺杂量为10%焙烧温度为350℃时RhB的降解率达到99%。(3)结合不同表征结果,分析了不同焙烧温度和掺杂量对催化剂性能的影响。(4)通过循环实验考察了BiWO6、Fe-Bi2WO6、Ag2O-Bi2WO6三种不同催化剂的稳定性,结果表明Ag2O-Bi2WO6的稳定性高于Fe-Bi2WO6,都优于未掺杂的Bi2WO6催化剂。并推理了掺杂物对于催化剂机理的影响,并且提出了多电子层反应机理。