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能源与环境保护是经济发展中急需解决的两大问题,废水处理是环境保护的重要内容之一。氢气作为一种环境友好型清洁能源,受到了广泛关注,光电催化氧化处理废水技术已成为研究热点。本文采用在Ni片阳极上涂覆钙钛矿/碳纳米管复合光电催化剂膜,将光催化辅助电解水制氢与光电催化氧化处理废水相结合,实现对含盐有机废水的资源化处理,在产生清洁能源氢气的同时,实现有机污染物的降解和重金属离子的去除及回收。 通过旋转涂膜-煅烧法在Ni片和FTO片基底上分别制备了不同焙烧温度和不同铋铁配比(Bi∶Fe=1.00∶1.00、1.05∶1.00、1.10∶1.00)的BiFeO3光催化膜。采用XRD、SEM、紫外-可见漫反射吸收光谱和含盐有机废水资源化处理等方法对制得的BiFeO3光催化剂膜进行了结构与性能的表征与测试。结果表明,在焙烧温度为550℃,Bi∶Fe=1.10∶100时,BiFeO3光催化剂膜晶型完整,晶粒界面清晰且粒径分布均匀,可见光区的吸收强,有利于光催化反应的进行,具有优异的光电催化性能。 通过金属离子La、Cr对BiFeO3进行A、B位掺杂改性,得到Bi1-xLaxFeO3/Ni(x=0,0.20,0.40,0.60,0.80,1.00)和BiFe1-xCrxO3/Ni(x=0,0.06,0.15,0.30,0.40,0.50)修饰的电极。结构与性能的测试结果表明,在La和Cr的掺杂量分别为0.40和0.06时,光催化剂膜的粒径分布较为均匀,具有较强的光吸收性能,因此在含盐有机废水的处理中表现出良好的光电催化活性。 采用化学气相沉积法(CVD),在CVD反应温度为550℃等条件下,在BiFeO3/Ni电极的表面上原位生长碳纳米管,得到不同CVD生长CNTs时间的BiFeO3/CNTs复合光催化剂膜修饰的Ni片电极。结果表明,CNTs的复合改善了BiFeO3薄膜的光吸收性能和导电性能,从而提高了含盐有机废水资源化处理的效率。当生长CNTs时间为5min时,获得了较好的含盐有机废水的处理效果。相比较BiFeO3薄膜修饰的镍片阳极,BiFeO3/CNTs复合光催化剂膜修饰的Ni片电极的产氢速率分别提高了77.6%(可见)和220%(紫外),甲基橙降解率分别提高了12.9%(可见)和21.5%(紫外),镉离子沉淀量分别提高了20.0%(可见)和39.1%(紫外)。