氮化硼復(fù)合型光催化材料的制備及光催化活性研究.pdf

1、染料廢水的排放處理是近年來環(huán)境治理中的重點和難點。半導(dǎo)體光催化技術(shù)與常用的物理方法和生物方法相比，被認(rèn)為是最有前景及最有效的環(huán)境凈化技術(shù)。目前，TiO2作為傳統(tǒng)半導(dǎo)體光催化劑的典型代表，具有非常高的穩(wěn)定性、非常強的光催化能力以及無毒無害等突出的優(yōu)點，在去除空氣和水體中有機及無機污染物方面得到廣泛的研究和應(yīng)用。然而，TiO2并不是最理想的光催化劑，它響應(yīng)范圍主要集中于紫外區(qū)，低太陽光利用效率（約占4％）和高光生電子與空穴復(fù)合率是影響進(jìn)一步

2、應(yīng)用的阻礙。因此，有必要設(shè)計開發(fā)高效、穩(wěn)定的新型可見光響應(yīng)光催化材料。
　　本論文圍繞高溫煅燒合成的氮化硼(BN)作為摻雜劑，分別采用水浴和煅燒方法制備了BN/AgBr、BN/WO3和BN/MoO3復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料，并通過調(diào)變BN在復(fù)合材料中的含量，對半導(dǎo)體材料進(jìn)行改性以提高其在可見光下的光催化活性，同時結(jié)合改變的催化活性來探究BN引入對光催化活性的影響規(guī)律和機理。具體內(nèi)容如下:
　　1、使用水浴方法合成BN/AgBr復(fù)

3、合光催化材料。通過X射線衍射(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡(TEM)、能量色散X射線光譜儀(EDS)、X射線光電子能譜(XPS)、紫外可見漫反射光譜(DRS)、光致發(fā)光光譜(PL)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)等手段對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。實驗以甲基橙作為目標(biāo)污染物對所制備的BN/AgBr材料進(jìn)行光催化活性測試。結(jié)果表明，AgBr的光催化活性可以通過加入適量的BN得到顯著改

4、善，且研究發(fā)現(xiàn)BN的最佳摻雜量為1.0 wt％，此時在可見光照射下，甲基橙分子幾乎在15 min內(nèi)被完全降解。同時發(fā)現(xiàn)所制備的光催化劑在循環(huán)使用5次后，其活性幾乎沒有降低，證明所制備的復(fù)合催化劑具有良好的穩(wěn)定性。另外對回收后的光催化劑進(jìn)行XRD測試并未發(fā)現(xiàn)單質(zhì)銀衍射峰，這表明一定量的BN引入有效的抑制Ag+的還原，促進(jìn)AgBr光致穩(wěn)定性的提升。并對BN引入后光催化性能提升的機理進(jìn)行分析。
　　2、以鎢酸銨為前驅(qū)體通過兩步煅燒法合成

5、BN/WO3復(fù)合光催化劑，分別通過XRD、TEM、XPS、DRS、FT-IR等手段對所制備的光催化劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形貌、元素價態(tài)和光學(xué)特性的分析。從XRD圖上可以發(fā)現(xiàn)，BN的引入并未改變WO3的晶型結(jié)構(gòu)。另外從TEM圖可以發(fā)現(xiàn)，BN與WO3的相互結(jié)合使復(fù)合催化劑的納米尺寸減小，產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)，這一結(jié)果也可以從DRS圖上看出，即所制備的復(fù)合光催化劑BN/WO3在可見光區(qū)的吸收帶邊發(fā)生藍(lán)移。同時實驗以羅丹明B為目標(biāo)污染物對所制備的復(fù)合催化劑B

6、N/WO3進(jìn)行光催化性能測試，結(jié)果表明BN/WO3（5wt％）復(fù)合光催化劑在可見光照射3h后對羅丹明B的降解率達(dá)到82％，其降解效率為單體WO3催化活性的4倍，并對復(fù)合光催化劑增強的光催化活性進(jìn)行探究。
　　3、以鉬酸銨為前驅(qū)體煅燒制備BN/MoO3復(fù)合催化劑，分別通過XRD、SEM、XPS、DRS、FT-IR等手段對所制備的材料進(jìn)行晶型結(jié)構(gòu)、形貌、元素價態(tài)和光學(xué)特性的表征。實驗以RhB為目標(biāo)污染物，考察所制備的BN/MoO3復(fù)合