BiVO4-HNTs復合光催化材料的制備與性能研究.pdf

1、當今社會面臨能源匱乏與環(huán)境污染的嚴重挑戰(zhàn)，從而如何利用最少的化石能源來完成更多更徹底的污染處理成了一大突破。釩酸鉍作為一種對可見光有響應的半導體催化材料，一經(jīng)提出就倍受學者們的關注，但是純釩酸鉍的顆粒尺寸相對較小，比較容易懸浮于空氣中或水體中不易做到分離與回收再利用，可能會造成二次污染。對于這種情況目前最有效的方法是將光催化劑與其他天然礦物相結合制備成一種復合的光催化材料，利用礦物材料的穩(wěn)定性與較快的沉淀速度達到催化劑的分離與回收再利用

2、。埃洛石因其較大的比表面積與價格相對低廉是一種應用較為廣泛的載體材料。
　　埃洛石(HNTs)是一種具有納米管狀結構的天然礦物，因其的特殊結構與相對廉價被視為一種可以替代碳納米管的天然材料。此外埃洛石基于大的比表面積與較多的表面活性分子，使其具有較強的吸附性能與較高的裝載能力。因為埃洛石的這些特性使得其有著較大的應用空間。然而由于埃洛石常伴生雜質礦石，對其純度有著較大的影響，若不加以提純處理，會限制其實際應用。
　　本論文首

3、先對埃洛石進行預先的純化處理，再利用了埃洛石與釩酸鉍的特性制備出一種新型的光催化材料BiVO4/HNTs復合光催化材料，最后考慮幾種提高光催化效率的方案并討論。本文利用鹽酸酸洗的方法對埃洛石進行純化處理，然后利用白度儀、SEM、XRD、BET對所得樣品進行表征。結果表明，埃洛石通過酸洗后其白度得到一定的提高，最優(yōu)純化條件為鹽酸濃度為30％時水浴溫度為70℃攪拌時間為2h得到的埃洛石粉體具有最高的白度值由原礦的47.2提升至70.3，此外

4、經(jīng)酸洗后的埃洛石不僅白度得到提高隨之提高的有其比表面積，由原先的47.37m2/g增加至127.40m2/g，對埃洛石純度有影響的主要雜質成分Fe2O3的含量由2.56％降至0.25％。
　　其次本論文選擇了兩種不同的方法制備BiVO4/HNTs復合光催化材料:溶膠凝膠法與水解沉淀法。實驗結果表明，膠凝膠法制備的BiVO4/HNTs復合光催化材料，因其煅燒溫度低，釩酸鉍的結晶性好，光催化性能良好光照5h對25mg/L的亞甲基藍溶液

5、的降解率達到了97％。水解沉淀法制備的BiVO4/HNTs復合光催化材料有著較高的催化效率和較強的吸附性能，光催化性能良好光照2h對25mg/L的亞甲基藍溶液的降解率達到了100％。為了進一步提高釩酸鉍的光催化性能，本文還考慮了兩種提高復合光催化的催化效率，半導體復合與捕獲劑的協(xié)助催化。
　　最后本文通過g-C3N4與BiVO4/HNTs復合光催化材料的復合、電子/空穴捕獲劑的加入對釩酸鉍的光催化性能進行優(yōu)化。其實驗結果表明，當加

6、入g-C3N4的量為40％時所得到的催化速率最快，相比同等條件下的僅光催化部分的降解率由最初的42.8％增大到51.3％。當電子捕獲劑AgNO3的加入時,同等條件下BiVO4/HNTs復合光催化材料的催化部分由原先的未加入捕獲劑的44％增加至81.4％，而加入空穴捕獲劑時，同等條件下BiVO4/HNTs復合光催化材料的催化部分由原先的未加入捕獲劑的44％增加至82.3％。所以半導體復合與捕獲劑的協(xié)助催化均可以增加BiVO4/HNTs復合