Bi24Ga2O39光催化劑的可控制備及其可見光催化還原Cr(VI)的性能研究.pdf

1、當今社會，環(huán)境污染問題是阻礙可持續(xù)發(fā)展的重要因素，其中由工業(yè)化快速發(fā)展帶來的水體重金屬離子污染也變得日趨嚴重。光催化技術自發(fā)現(xiàn)以來，由于其氧化還原能力強、無二次污染、清潔和節(jié)能等優(yōu)點受到了眾多研究學者的密切關注，并廣泛應用于重金屬污染廢水的處理。在眾多光催化材料中，軟鉍礦因其獨特的電子結構，作為一種新型可見光響應光催化劑得到了重點研究。本研究采用簡單可控的水熱法合成了不同晶面暴露的軟鉍礦材料Bi24Ga2O39及Bi24Ga2O39/石

2、墨烯復合光催化材料。以六價鉻溶液為模擬污染物，研究了所制備光催化劑在可見光下（λ>400nm）的光催化還原性能，主要研究內容如下：
　　采用X射線粉末衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、紫外-可見漫反射光譜（UV-vis DRS）等多種表征技術分別對制得的Bi24Ga2O39光催化劑進行了分析。XRD、SEM分析結果表明，成功制備出了暴露{111}晶面四面體形貌和{100}晶面立方體形貌的Bi24Ga2O39光催化劑。UV-

3、vis DRS分析表明，水熱法制備的光催化劑樣品對可見光的響應范圍比固相法制得樣品更廣。制備過程中水熱反應時間和溫度對暴露{100}晶面的Bi24Ga2O39（BGO-C）的物相及形貌影響不大，而礦化劑的組成及成分是一種關鍵因素。光催化活性實驗表明，樣品BGO-C對Cr(Ⅵ)的去除率最高。Cr(Ⅵ)溶液的初始pH值和初始濃度的降低、催化劑投加量的增加有利于Bi24Ga2O39光催化劑對Cr(Ⅵ)的去除。
　　Bi24Ga2O39光

4、催化劑對Cr(Ⅵ)的去除機理研究表明，溶液中Cr(Ⅵ)的去除是得到電子被光催化還原為Cr(Ⅲ)的過程。基于密度泛函的理論計算結果表明，Bi24Ga2O39光催化劑（100）晶面的表面能低于（111）晶面，說明（100）晶面更容易生成，這與水熱制備實驗現(xiàn)象一致。由表面電子結構的計算分析結果可知，Bi24Ga2O39（100）晶面的金屬性更強，有利于光生電子和空穴的分離，導致更高的光催化活性，并通過光致發(fā)光光譜分析（PL）驗證了這一結論。<

5、br>　　XRD、透射電子顯微鏡（TEM）、拉曼光譜（Raman）分析結果表明，Bi24Ga2O39/石墨烯復合光催化材料成功通過水熱法制得。UV-vis DRS分析表明，復合光催化劑的可見光吸收邊界出現(xiàn)了明顯的紅移現(xiàn)象，并且對可見光的響應強度也明顯增強。PL分析結果表明，Bi24Ga2O39/石墨烯復合光催化材料具有更高的光生電子和空穴的分離效率，并且隨著石墨烯含量的增加，其分離效率越高，從而提高其光催化活性。Bi24Ga2O39/石