纳米分级Bi基可见光催化材料合成及光催化性能研究

目前,传统的商用Ti02光催化材料在紫外光下降解污水中有机物有很高的催化效率,但是在可见光下的催化效率仍然不明显。而紫外光仅占太阳光的5.7%,因此,开发高效率、低成本的Bi基可见光催化剂有很大的利用价值。为改善其传统光催化材料的可见光催化性能,本文以水热法合成了球形及花瓣形CeO2/Bi2WO6及球形In/Bi2S3光催化材料,以燃烧法和酸洗法制备了纳米片状结构的Zn/BiOCl光催化材料。通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)、光反应仪等表征手段对合成光催化材料的组成、形貌、光催化性能进行分析。研究了不同条件下如温度、反应时间等对合成材料的形貌影响,分析了不同形貌下光催化材料的光催化活性。以制备的球形Ce02为模板,Bi(NO3)3、Na2WO6为原料,采用水热法合成了球形及花瓣形CeO2/Bi2WO6光催化材料。通过光催化实验表明,与单一的Ce02材料和Bi2WO6材料相比,此光催化剂在紫外光和可见光下都具有很强的光催化性；以Zn(NO3)2、Bi(NO3)3为原料,PEG400为染料,采用燃烧法和酸洗法制备的纳米片Zn/BiOCl光催化材料比使用水热法合成BiOCl光催化材料具有更高的催化效果；以Bi(NO3)3、硫脲、In(NO3)3为原料,通过水热法制备的In/Bi2S3球形光催化材料比硫化物光催化材料的光催化性高出好几倍。本论文制备的三种光催化材料在可见光照射下对甲基橙和罗丹明B的降解率均接近100%。通过四次光催化材料的循环实验表明三种光催化材料具备较高的稳定性。传统光催化材料在合成方法方面复杂、合成周期长、可见光催化效率低等缺点,它在处理污水中有机物方面受到很大限制。本课题中制备的三种Bi基可见光催化剂在制备方法方面简单、周期短、形貌易控、催化效率高、绿色环保等优点。可为合成其他高效可见光催化剂提供参考借鉴。