柔性固体三维催化钨网制作与光催化氧化VOCs研究

摘要

以室内污染气体的长效去除为目标，以绿色低能耗光催化技术为应用手段，针对普通常规粉体光催化剂存在的低效率、难以器件化等难题，以柔性固体三维钨网为基底，应用水热制备技术，在钨网上原位生长能灵敏响应可见光的窄禁带半导体，应用于代表性室内污染气体甲苯，苯的光催化降解，使用自制PECH/碳粉复合物气体传感器和数字电桥构建了气敏测试平台用于实时检测反应器内VOCs的浓度变化。主要研究内容如下： 以商业W网为基底，以Na2WO4·2H2O为起始W源，Bi(NO3)3·5H2O为Bi源，利用水热法在W网上原位合成了Bi2WO6材料。 (1)以L-半胱氨酸为S源，In2Cl3为In源，以三维Bi2WO6为载体，应用水热法在Bi2WO6纳米片上原位生长In2S3，构建In2S3/Bi2WO6/钨网。使用多种方法表征催化剂的物质结构和光电性能。该材料表面呈珊瑚状，吸附效果好，对光吸收的范围可达800 nm，光电流和交流阻抗证明了In2S3/Bi2WO6催化剂比单一Bi2WO6、In2S3电荷迁移效率高。将得到的3D柔性网状材料应用于甲苯气体的光催化降解。实验结果表明，制备的In2S3/Bi2WO6催化剂比单一Bi2WO6、In2S3降解率高40%和35%，延长降解时间至3小时降解率可达98.2%。且催化剂在高浓度(172 ppm)污染物、室外阳光照射、空气条件下也具有很好的光催化去污效果，多次使用后材料催化效果稳定，5次循环实验结束后，降解率只下降了5%。 (2) Bi2S3是一个禁带宽度更窄的的半导体(~1.3 eV)，与Bi2WO6结合后能进一步提高Bi2WO6的光吸收。以L-半胱氨酸为S源，Bi(NO3)3·5H2O为Bi源，以三维Bi2WO6为载体，应用水热法在Bi2WO6上合成了Bi2S3，构建Bi2S3/Bi2WO6/钨网催化剂。使用多种方法表征催化剂的物质结构和光电性能。将得到的催化剂应用于苯气体的光催化降解。实验结果表明，制备的Bi2S3/Bi2WO6催化剂100分钟内对苯气体的降解率为78%，低浓度下(35 ppm)降解效果最好，达到83%。循环实验表现优异，5次循环实验结束后，降解率只下降了5%。与大多数粉末光催化材料相比，三维柔性固体材料在实际应用中具有很大的优势，在去除VOCs方面具有良好的应用前景。

目录

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2光催化技术原理

1.3 Bi2WO6半导体催化剂

1.4 金属二硫化物

1.5 研究的主要内容

第二章 3D柔性In2S3/Bi2WO6/钨网的制备及光催化降解甲苯研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 光催化降解甲苯机理研究

2.5 小结

第三章 3D柔性Bi2S3/Bi2WO6/钨网的制备及光催化降解苯研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 光催化机理分析

3.5 小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

硕士期间发表的成果

致谢

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