金屬復(fù)合氧化物光催化材料的改性及其性能研究.pdf

1、面臨日益凸顯的生態(tài)環(huán)境問題和能源發(fā)展問題，各國政府及企業(yè)對綠色生產(chǎn)和清潔能源的投入日漸增大，而光催化作為催化領(lǐng)域新興的一門技術(shù)，隨著傳統(tǒng)光催化劑TiO2的工業(yè)化應(yīng)用，其發(fā)展的速度、深度以及廣度也越來越令人欣喜。近年來許多可見光響應(yīng)型高效光催化劑不斷被開發(fā)，如鉍系光催化劑、銀系光催化劑、聚合物半導(dǎo)體光催化劑、碳材料光催化劑以及其他金屬氧化物光催化劑等。目前限制光催化劑規(guī)模化、工業(yè)化發(fā)展的主要原因是催化效率低和回收成本高，因此針對催化劑的活

2、性改性，研究者們探索了許多行之有效的方法，如半導(dǎo)體復(fù)合、元素?fù)诫s、形貌調(diào)控、染料敏化等。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用浸漬法制備了g-C3N4/NiFe2O4復(fù)合光催化劑，通過 XRD、TEM、VSM及DRS對催化劑的晶型、微觀結(jié)構(gòu)、磁性和吸光性質(zhì)進行了相關(guān)表征。TEM測試表明 NiFe2O4納米顆粒和納米片較均勻的負(fù)載在 g-C3N4薄層上，提高了催化劑的分散性；XPS結(jié)果顯示氮元素發(fā)生了化學(xué)位移，表明 g-C3N4和 NiF

3、e2O4之間存在異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)?？梢姽庀聛喖谆{(lán)（MB）的催化降解實驗表明7.5％g-C3N4/NiFe2O4復(fù)合光催化劑顯示出最高的光催化活性，復(fù)合物界面處的異質(zhì)結(jié)促進了光生電荷的分離，提高了光芬頓反應(yīng)的效率。動力學(xué)擬合結(jié)果表明，降解速率符合零級動力學(xué)模型。g-C3N4/NiFe2O4復(fù)合光催化劑在五次循環(huán)試驗后仍能保持較高的活性水平，表明所制備的復(fù)合光催化劑具有較好的光化學(xué)穩(wěn)定性和磁回收性。⑵采用分步法制備了BiOBr-NiFe2O4復(fù)

4、合光催化劑，通過 XRD、FT-IR、XPS、TEM、DRS、VSM等測試手段對催化劑進行了表征分析。XRD和XPS測試表明復(fù)合光催化劑由 BiOBr和NiFe2O4組成。VSM結(jié)果顯示 BiOBr-N iFe2O4復(fù)合光催化劑具有較高的飽和磁感應(yīng)強度和較低的矯頑力，表現(xiàn)出良好的磁特性；活性實驗表明隨著復(fù)合光催化劑中BiOBr含量的增加，BiOBr-NiFe2O4復(fù)合光催化劑對羅丹明B（RhB）的吸附能力和催化活性均表現(xiàn)出增強的規(guī)律。但

5、當(dāng)BiOBr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過35%時，RhB的降解速率受到影響，且對應(yīng)的一級動力學(xué)擬合度減小。循環(huán)實驗表明 BiO Br-NiFe2O4復(fù)合光催化劑降解 RhB的催化活性呈現(xiàn)出波動性，因此染料的過量吸附將導(dǎo)致其不完全降解和不完全脫附，并影響催化劑的循環(huán)使用。根據(jù)實驗結(jié)果提出了可能的反應(yīng)機理，與捕獲實驗相一致。⑶利用溶劑熱法制備了BiOBr-BiFeO3復(fù)合光催化劑，并通過XRD、DRS、SEM、TEM方法對催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、吸光性質(zhì)、微觀

6、形貌等方面進行了表征，SEM測試表明BiOBr納米片的引入減少了BiFeO3納米顆粒的團聚，增加了催化劑的比表面積。XPS分析顯示Bi、O元素的吸收峰均向右發(fā)生了偏移，表明BiO Br和BiFeO3之間存在著相互作用。利用可見光下RhB的降解實驗考察催化劑的光催化性能，其中20%BiOBr-BiFeO3與35%BiO Br-BiFeO3復(fù)合光催化劑的活性高于單獨的 BiFeO3和 BiOBr，表明復(fù)合物異質(zhì)結(jié)可抑制光生電荷的快速復(fù)合。自