【摘 要】
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经过多年的发展,半导体光催化技术已然成为解决能源和环境问题的有效途径,并被广泛应用于气体净化、污水处理及新能源开发各个领域。在TiO2、ZnO等传统光催化材料已不能满足
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经过多年的发展,半导体光催化技术已然成为解决能源和环境问题的有效途径,并被广泛应用于气体净化、污水处理及新能源开发各个领域。在TiO2、ZnO等传统光催化材料已不能满足人们需要的背景下,新型光催化材料的开发备受关注。因此,本论文采用水热法制备出了具有高活性的非金属含氧酸盐 BiPO4光催化剂,并利用 Bi2MoO6复合氧化物具有可见光催化活性的特点,通过与其形成固溶体以达到改善催化剂催化性能的目的。主要实验结果如下: (1)利用水热法制备了BiPO4纳米棒,直径在200-300 nm之间,长度约为1μm,比表面积为25.1 m2/g,平均孔径为6.3 nm。样品为单斜相独居石结构,结晶度良好,禁带宽度为4.32 eV。确定了制备 BiPO4纳米棒的最佳条件:前驱体溶液 pH=3,水热温度T=180℃,水热时间t=6 h。在此条件下合成的BiPO4纳米棒具有优良的光催化活性,在125 W汞灯下照射40 min,可使20 mg/L的RhB溶液脱色率达到94.1％。 (2)采用水热法合成了Bi2MoO6微球,直径约100 nm,比表面积18.7 m2/g,平均孔径25.9 nm。样品为斜方晶型且结晶度良好,禁带宽度为2.78 eV。确定了Bi2MoO6微球的最佳合成条件:前驱体溶液pH=3,水热温度T=160℃,水热时间t=6 h,在此条件下制备的Bi2MoO6微球拥有优良的光催化活性。在150 W氙灯下照射60 min,可使20 mg/L的RhB溶液脱色率高达96.7％。 (3)催化降解RhB的过程主要有两种机理:去乙基过程与破坏共轭结构。二者最主要的区别是:前者的最大吸峰发生蓝移,后者的最大吸收峰不会发生蓝移,而是直接消失。 (4)通过水热法制备了直径在2-3μm的Bi1.4Mo0.2PO5.2固溶体微球,比表面积为25.3 m2/g,平均孔径为9.3 nm。确定了Bi1+xMoxPO4+6x固溶体的最佳制备条件:nMo:nP=0.2(摩尔比)、前驱体溶液 pH=3,水热温度 T=180℃,水热时间 t=6 h。在此条件下制备的Bi1.4Mo0.2PO5.2固溶体禁带宽度为2.87 eV,对可见光具有显著的吸收,当150 W氙灯下照射90 min,可使20 mg/L的RhB溶液的脱色率达到95.3％。
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