α-Fe2O3基復(fù)合光催化劑的制備及其降解甲苯性能的研究.pdf

1、目前對(duì)空氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)的治理是環(huán)境領(lǐng)域的重要問題。最常見、最典型的VOCs是甲苯，基于太陽(yáng)能利用的光催化技術(shù)在控制甲苯等VOCs方面表現(xiàn)出十分重要的應(yīng)用前景。因此開發(fā)基于太陽(yáng)能利用的高量子效率的光催化體系已成為一項(xiàng)重要的研究課題。
　　本研究以紡錘狀α-Fe2O3為基材料構(gòu)建了α-Fe2O3/GO、Ag/α-Fe2O3及g-C3N4/α-Fe2O3等復(fù)合體系，利用原位紅外光譜技術(shù)，研究甲苯在這些材料上的可見光催化

2、降解過程，探討復(fù)合光催化體系內(nèi)異質(zhì)界面上光生電荷的遷移機(jī)制和光催化降解機(jī)理。研究成果如下:
　　(1)合成出空心紡錘形貌的α-Fe2O3催化劑，樣品純度高、結(jié)晶好。通過對(duì)樣品進(jìn)行DRS、BET表征以及光電響應(yīng)機(jī)理分析，發(fā)現(xiàn)其空心結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了樣品的可見光吸收能力和表面吸附能力，且樣品具有一定的光生電荷分離能力。
　　(2)通過浸漬和光照還原法制備了貴金屬銀負(fù)載的Ag/α-Fe2O3復(fù)合體系。利用原位紅外光譜技術(shù)考察了可見光下復(fù)合

3、催化劑對(duì)甲苯的光催化活性，以及不同Ag負(fù)載量對(duì)Ag/α-Fe2O3降解率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在6h的氙燈照射下，該復(fù)合體系對(duì)甲苯光催化活性，明顯高于商用α-Fe2O3和空心紡錘狀α-Fe2O3，并且對(duì)甲苯的降解完全，降解產(chǎn)物為CO2和水。Ag在α-Fe2O3上的表面等離子共振效應(yīng)提高了光生電荷的分離效率。結(jié)果還發(fā)現(xiàn)Ag的負(fù)載量對(duì)Ag/α-Fe2O3復(fù)合體系的降解率也有一定程度的影響，當(dāng)Ag負(fù)載量為1.0wt％左右時(shí)，Ag/α-Fe2O3的降

4、解率最高，達(dá)到88％。
　　(3)制備出α-Fe2O3與新型碳材料石墨烯的復(fù)合體系α-Fe2O3/GO，該復(fù)合體系比單一空心紡錘狀α-Fe2O3具有更強(qiáng)的可見光吸收能力、光生載流子的分離能力和表面的吸附能力。該催化劑對(duì)甲苯進(jìn)行可見光催化降解，6h的降解率為80％。利用原位紅外光譜技術(shù)檢測(cè)出反應(yīng)產(chǎn)物為苯甲醛、苯甲酸、CO2和水。降解率的提高主要?dú)w因于石墨烯優(yōu)越的吸附特性以及GO的加入引起了復(fù)合體系導(dǎo)帶電位的負(fù)向移動(dòng)，從而加快了光生載

5、流子的有效分離，提高了量子效率。
　　(4)通過簡(jiǎn)單溶劑熱法成功地將α-Fe2O3納米顆粒負(fù)載在g-C3N4上形成了光催化復(fù)合體系g-C3N4/α-Fe2O3。該復(fù)合體系對(duì)甲苯進(jìn)行可見光催化降解，降解產(chǎn)物為苯甲醛、苯甲酸、CO2和水，6h后甲苯的降解率為91％。其高的光催化性能主要?dú)w因于復(fù)合結(jié)構(gòu)中α-Fe2O3和g-C3N4的協(xié)同效應(yīng)以及大的比表面積，同時(shí)，復(fù)合體系中各組分的質(zhì)量比也影響其光催化活性，結(jié)果顯示，當(dāng)組分巾g-C3N4