氧化鈦和鎢酸鉍光催化有機物降解活性的改進及機理研究.pdf

1、光催化降解有機污染物有望成為解決能源危機和環(huán)境危機的高級氧化方法，其只需要O2、太陽光和H2O就能實現(xiàn)有機物的降解。在眾多光催化劑中，TiO2因其化學穩(wěn)定、環(huán)境友好、價格低廉而被認為是最具研究價值的催化劑。但是，TiO2在實際運用中仍然面對著巨大的挑戰(zhàn)。一方面，TiO2只能夠吸收太陽光中極少的紫外光部分，在太陽光照射下的光催化活性太低;另一方面，在紫外光下，TiO2的光生載流子具有很高的復合率，這不利于催化劑對有機物的處理。
　　

2、圍繞上述兩個缺點，本文選擇適當?shù)闹呋瘎┬揎桾iO2以提高其載流子分離效率，并詳細的研究了其機理過程。另外，研究了近年來主流的可見光催化劑Bi2WO6的活性，并用Bi2O3作為助催化劑提升其催化活性。詳細的研究內(nèi)容分為如下兩部分:
　　第一部分，通過高溫固相合成法，制備了天藍色純的助催化劑CuB2O4。復合催化劑CuB2O4/TiO2則通過兩者半導體的簡單混合，沒有深度的處理。催化劑通過X射線衍射儀(XRD)、N2吸附脫附曲線、X

3、射線光電子能譜(XPS)以及紫外可見漫反射光譜(DRS)等手段表征，表明復合催化劑沒有簡單的物理性質(zhì)變化。催化劑的光催化活性通過苯酚的降解實驗和Cr(Ⅵ)的還原實驗來考察，發(fā)現(xiàn)CuB2O4/TiO2比單獨的TiO2和CuB2O4具有更高的紫外光催化活性，最佳條件下活性提高了約2.7倍。通過排除pH、催化劑分散、光吸收等因素，初步假定光催化活性的提高是由于CuB2O4/TiO2催化劑具有比TiO2和CuB2O4更高的載流子分離效率，并通過

4、光電化學實驗以及熒光光譜實驗和N2條件下苯酚的降解實驗，詳細的論證了CuB2O4/TiO2催化劑體系中載流子的相互轉(zhuǎn)移，這種半導體之間的電子轉(zhuǎn)移促進了CuB2O4/TiO2的光生載流子分離效率。
　　第二部分，采用水熱合成法，制備了花朵狀Bi2WO6，將制備的催化劑粉末在350℃煅燒3h。通過對苯酚的降解實驗發(fā)現(xiàn)，Bi2WO6的光催化活性非常的低。因此，采用簡單混合法制備了一系列Bi2O3/Bi2WO6復合光催化劑。復合催化劑的光

5、催化活性得到巨大的提升，并且Bi2O3/Bi2WO6的光催化活性與Bi2O3的負載量有關(guān)，Bi2O3的最佳負載量為12.5wt％。該復合催化劑對苯酚的光催化活性大約是Bi2WO6的4倍。固體樣品表征表明，Bi2O3/Bi2WO6是Bi2O3和Bi2WO6的簡單混合物，其中Bi2O3主要屬于β-Bi2O3。此外，在光電催化氧化水的過程中，β-Bi2O3/Bi2WO6薄膜電極的光電流遠大于β-Bi2O3和Bi2WO6薄膜電極的光電流之和。本