Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)Z型异质结的常温沉淀制备及其光催化性能研究

以Bi(NO3)3·5H2O､KI和g-C_(3)N_(4)为前驱体,采用常温沉淀法制备Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)Z型异质结复合光催化剂,表征其光吸收性能､微观形貌､光生电子-空穴的分离效率等特性,研究新型光催化剂对RhB的可见光催化降解性能,探讨其可见光催化过程活性基团种类以及作用机理.结果表明:利用沉淀法合成Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)的条件为:Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O､KI和g-C_(3)N_(4)的投加量分别为4.85g､1.66g和1.61g,乙二醇的用量为50mL,反应液的pH值为12,反应搅拌速度为200r/min,反应温度为25℃.Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)异质结无杂相生成且纯度高,异质结复合发生在g-C_(3)N_(4)的(002)晶面和Bi_(5)O_(7)I的(203)晶面,但g-C_(3)N_(4)和Bi_(5)O_(7)I的化学结构未受影响.Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)呈三维纳米花瓣形貌结构,为光生电子-空穴的迁移提供了大量的接触位点.Bi_(5)O_(7)I的g-C_(3)N_(4)掺杂改性使其光催化活性显著增强,其光吸收边缘由425nm红移至462nm,Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)的能带排列结构与Z型异质结匹配,促进了光生电子-空穴的分离.其光电流密度(11.5mA/cm)约为g-C_(3)N_(4)和Bi_(5)O_(7)I对应值的2.66倍和1.47倍.Bi_(5)O_(7)I/g-C_(3)N_(4)对罗丹明B的可见光催化降解率为93.9%,显著高于g-C_(3)N_(4)(58%)和Bi_(5)O_(7)I(49.7%)的降解效果,其光催化氧化活性主要来自羟基基团､超氧基团和光生空穴等中间态自由基.

Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)介电氧化处理模拟亚甲基蓝废水

使用介体电化学氧化(MEO)/Ce(Ⅳ)技术用于模拟亚甲基蓝(MB)废水的处理,探讨了不同催化体系、初始铈离子含量、初始pH和电流密度对体系降解模拟MB废水的影响。结果表明,初始Ce3+的浓度为5 mmol/L,在pH为4.0~6.0,电流密度为120 A/m2时,MEO/Ce(Ⅳ)的MB染料废水去除效果明显优于直接电催化和单独Ce(Ⅳ)催化,此时对MB染料废水的去除率可达到50%以上,并在pH为2.0时达到了90%。在MEO/Ce(Ⅳ)体系中主要的氧化性物质为Ce4+,体系中MB的降解通过Ce4+的氧化和直接电化学氧化共同实现,体系中并没有羟基自由基和硫酸根自由基等氧化性物质的存在。

石墨烯基复合光催化剂用于染料废水的可见光催化降解特性研究

本文以染料废水中阳离子型染料罗丹明B(RhB)和阴离子型染料甲基橙(MO)为研究对象,对自制的新型光催化剂(石墨烯基-石墨相氮化碳复合光催化剂)的可见光响应光催化降解特性进行了研究。结果表明,与具有可见光催化性能的石墨相氮化碳比较,石墨烯基-石墨相氮化碳复合光催化剂的可见光催化活性得到显著改善。石墨烯基复合光催化剂的催化活性具有良好的稳定性,可以重复使用。

g-C_(3)N_(4)改性光催化剂的催化性能研究

采用溶剂热法制备新型铋掺杂g-C_(3)N_(4)改性光催化剂,利用场发射扫描电子显微镜、紫外可见近红外光谱UV-vis与光致发光光谱PL等对光催化剂形貌与催化性能进行实际表征对其表面特性进行表征,研究其可见光催化活性。将新型光催化剂用于染料废水(以罗丹明B为例)的高级氧化处理,研究其可见光催化降解效果。结果表明,在Bi金属等离子体效应、BiOBr表面氧空缺与异质结的协同作用下,新型光催化剂禁带宽度较低(2.43 eV),可见光吸收能力和光生载流子的分离效率高,对罗丹明B的可见光降解效率高达99.8%,是一种快速高效的可见光催化剂。

PO4^3-协同钴介体电催化体系用于亚甲基蓝(MB)的降解性能研究

以阳离子型染料亚甲基蓝(MB)废水为研究对象,采用钴介体电催化(MEO/Co(Ⅱ))与PO4^3-协同作用体系(简称PO4^3--MEO/Co(Ⅱ)体系),进行MB电催化降解实验,研究Co2+浓度、电流密度、pH值、电解质浓度等因素对PO4^3--MEO/Co(Ⅱ)体系电催化降解MB的效果,并对其分解产物及机理进行了分析与探讨.结果表明:①PO4^3--MEO/Co(Ⅱ)体系主要的氧化性中间产物为Co^3+,同时存在少量羟基自由基及过磷酸盐.②PO4^3-与MEO/Co(Ⅱ)体系之间具有明显的协同催化作用.PO4^3--MEO/Co(Ⅱ)体系在40 min内对MB的降解率高达100%,是钴介电体系降解率的1.2倍,直接电化学氧化体系降解率的5倍.③Co2+浓度、电流密度及pH值对PO4^3--MEO/Co(Ⅱ)体系氧化性能影响较大,而PO4^3-浓度、电解质浓度对PO4^3--MEO/Co(Ⅱ)体系的氧化性能影响较小.④PO4^3--MEO/Co(Ⅱ)体系对MB的降解过程为:先从MB分子的N-C连接处断键,形成吩噻嗪、2-氨基-5-(N-甲基甲酰胺)苯磺酸及N1,N1-二甲基-1,4二氨苯等物质;然后将其降解为苯胺、苯酚、苯磺酸等;最终分解成CO2和水等无机物.⑤PO4^3--MEO/Co(Ⅱ)体系对MB的降解机理为:通过铂钛电极直接电催化,以及Co^3+、过磷酸根、羟基自由基的间接氧化,其中,起主导作用的是Co3+的电催化氧化.

铋修饰BiOBr/g-C_(3)N_(4)异质结光催化剂合成及其可见光催化性能研究

以尿素为氮化碳(g-C_(3)N_(4))合成的前驱体,柠檬酸(CA)作为还原剂,以一步溶剂热法制备铋修饰BiOBr/g-C_(3)N_(4)异质结型复合光催化剂(简称Bi/BiOBr/g-C_(3)N_(4)).通过调控CA的投加量,实现了对Bi/BiOBr/g-C_(3)N_(4)可见光催化的可控制备,并以RhB为目标污染物研究其光催化活性.结果表明:(1)被还原在BiOBr表面上的Bi金属含量随还原剂CA投加量增加而增加,CA最佳投加量为2 mmol, Bi/BiOBr/g-C_(3)N_(4)的光生载流子的分离效率最高、禁带宽度最窄(2.43 eV).而未采用CA改性的BiOBr/g-C_(3)N_(4),其禁带宽度为2.8 eV.(2)投加CA能调控BiOBr形貌(如结晶度、尺寸大小以及晶粒平均厚度),进而调控其光催化活性.当CA投加量为2 mmol时,BiOBr纳米微球大小适中,结晶度最高,晶粒平均厚度最小.(3)Bi修饰BiOBr/g-C_(3)N_(4)光催化剂对RhB的可见光降解率高达99.8%,其光催化降解速率达到0.097 k·min^(-1),是BiOBr/g-C_(3)N_(4)光催化速率(0.026 k·min^(-1))的3.73倍.(4)Bi/BiOBr/g-C_(3)N_(4)异质结光降解机理是:在Bi金属等离子体效应、BiOBr表面氧空缺与异质结的协同作用下,提高了Bi/BiOBr/g-C_(3)N_(4)异质结对可见光吸收能力和光生载流子的分离效率,从而实现对RhB的高效降解.