卤氧化铋复合光催化剂的制备、特性及可见光催化降解染料的研究

摘要

卤氧化铋BiOX（X=Cl,Br,I）具有良好的光学及电学性质，是一种极具光催化潜力的绿色半导体材料，以其为中心的新型可见光驱动光催化材料的开发已成为相关领域内的一个新热点。目前，为了实现有效的可见光光催化应用，对卤氧化铋光催化剂性能的改进办法主要有形貌调控、复合杂化和晶体结构调控等。 本文从形貌构调控的角度，以柠檬酸作为调节剂，通过乙二醇溶剂热法成功制备出BiOCl微米球，而且还在其表面还原出单质铋（Bi），形成Bi@BiOCl复合微球。与原始的花状BiOCl相比，Bi@BiOCl复合微球由尺寸更小的纳米片组装而成，因此具有更大的比表面积、更高的光吸收率和更好的电荷传输性能，从而实现了增强的可见光光催化性能,最高可达4倍以上。在可见光下降解RhB（10mg/L、100mL）时，25mg的催化剂最快能在50min内达到近100%的降解率，速率达4.72h-1. 本文还从复合杂化的角度，通过乙二醇溶剂热法合成出花状BiOCl/BiOI，并将其进一步与还原氧化石墨烯（rGO）复合得到BiOCl/BiOI/rGO复合光催化剂。得益于还原氧化石墨烯优良的电子传导性能，光催化剂的光生电子-空穴对复合率被有效降低，实现了光催化性能的提高。研究还发现，反应过程中，由于表面官能团的作用，氧化石墨烯的加入会影响光催化剂的形貌，形成一种中心空洞的微米花状结构，有利于催化剂对光的吸收。可见光下降解RhB（10mg/L、100mL）时，25mg的催化剂最快能在5min内达到近100%的降解率，速率达0.4790min-1. 本文的研究致力于实现卤氧化铋BiOX（X=Cl,Br,I）光催化剂的可调控合成和在染料废水处理中的应用，利用两种不同的途径，成功实现了卤氧化铋光催化剂形貌的调控和异质的复合，从而获得可见光光催化性能上的提升，并仔细分析了合成材料的生长过程，对相关研究和工作的开展具有一定启发意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1染料的种类和用途

1.2染料污染的现状和危害

1.3染料废水的处理方法

1.4光催化氧化降解染料的原理及研究现状

1.5卤氧化铋光催化剂

1.6本文的研究思路

2.1实验所用化学试剂和仪器设备

第三章 柠檬酸调控溶剂热自模板法合成球状Bi@BiOCl光催化剂及其光催化性能的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3表征结果与讨论

3.4光催化特性结果分析

3.5本章小结

第四章 一步溶剂热法制备50%BiOCl/BiOI/rGO复合光催化剂及其可见光光催化降解RhB性能的研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3表征结果与讨论

4.4光催化特性结果分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢