雙親性界面可見光催化劑釩酸鉍合成及其性能研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是一項廉價且環(huán)境友好的技術(shù)，在廢水處理、空氣凈化等領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分誘人。然而，傳統(tǒng)的TiO2光催化劑禁帶寬度大，太陽光利用率低，嚴重制約了它的實際應(yīng)用。其次，微納米級粉體光催化劑存在著諸如分散不均勻、易團聚、難回收等缺點;且表面具有親水性，在溶液中容易下沉，需要外加機械攪拌才能維持光催化反應(yīng)順利進行，這也嚴重制約了其產(chǎn)業(yè)化。
　　本研究以解決這兩個難題為著眼點，成功地合成出了一種具有高光催化活性的雙親性界面可見光催

2、化劑。本論文重點探討了該催化劑的合成方法，并以亞甲基藍為模擬污染物，考察了其光催化活性。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3為原料，采用水熱法合成了單斜晶系BiVO4可見光催化劑，并通過單因素實驗，優(yōu)化了該水熱反應(yīng)的合成條件:水熱前驅(qū)液pH為4，18O℃水熱反應(yīng)6h合成的BiVO4屬于單斜晶系，在可見光照射下對亞甲基藍溶液的降解效果最好。
　　(2)探討了亞甲基藍光催化降解的影響因素、動力

3、學(xué)模型和光催化反應(yīng)機理。結(jié)果表明，當BiVO4的加入量為3 g/L，亞甲基藍初始溶液為堿性，初始濃度為10 mg/L，通氣量為100 mL/min時，可見光照射180 min，亞甲基藍的降解率達90％以上;單斜晶系BiVO4對亞甲基藍的降解服從Langmuir-Hinshelwood動力學(xué)模型。初步探討認為，本實驗中所合成BiVO4具有高的可見光催化活性可能與有機染料亞甲基藍光敏化有關(guān)。
　　(3)以BiVO4為內(nèi)核，采用雙層包覆

4、然后除去中間層的方法合成了具有中空結(jié)構(gòu)的核殼光催化劑。TEM、FT-IR、TG和DTA等表征分析證明了中空層及外殼上多孔的存在。并考察了中空核殼粒子形成過程中各影響因素，得出:包覆碳層時水熱反應(yīng)溫度為180℃，水熱反應(yīng)時間為3 h;包覆ZrO2層時ZrOCl2溶液濃度為0.05 mol/L，懸濁液pH為3.5;煅燒除去碳層時煅燒溫度為500℃，煅燒時間為3h時，得到的中空結(jié)構(gòu)核殼粒子可見光催化活性最高。
　　(4)采用正十八烷基三

5、氯硅烷對中空核殼粒子表面進行部分改性，合成了雙親性界面光催化劑。FT-IR、TG和DTA等表征分析證明了該粒子表面有機疏水基團的存在。對其穩(wěn)定性及光催化活性考察發(fā)現(xiàn):由中空核殼粒子改性合成的雙親性界面光催化劑在光穩(wěn)定性方面比由裸露BiVO4改性合成的雙親性界面光催化劑更加優(yōu)越。同時，所得的雙親性界面光催化劑可以在氣液界面處吸收垂直入射的太陽光，在無攪拌狀態(tài)下進行光催化反應(yīng);該光催化劑不僅可以從界面處簡單回收，而且作為處理對象的廢水即使很