铌酸铋(Bi5Nb3O15)的改性及其光催化性能研究

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环境问题日益严重并引起社会关注,光催化技术是一种降解有机污染物的有效方法。TiO2成本低、稳定性强且表现较高的光催化性能,因此受到研究者的关注,但由于TiO2带隙较宽(3.2 eV),对太阳能尤其是可见光的吸收和转化率较低,因此新型光催化材料备受关注。铌酸铋(Bi5Nb3O15)是一种交替的Aurivillius相组成的层状结构金属氧化物,其价带由Bi 6s轨道和O 2p轨道杂化构成,具有一定的可见光响应,但Bi5Nb3O15仅能吸收波长低于450 nm的可见光。本文致力于Bi5Nb3O15改性,辅助以各种分析技术对改性后的Bi5Nb3O15复合材料进行表征,并且以有机污染物为目标降解物,研究了改性Bi5Nb3O15的光催化性能。具体内容有:1.Pt/Bi5Nb3O15/Ti复合催化剂的设计制备及其光催化性能研究利用溶剂热共沉淀法,以异丙醇为溶剂,一步反应制备出一系列掺杂不同含量钛元素的的Bi5Nb3O15/Ti复合催化剂,各催化剂的催化性能由四溴双酚A(TBBPA)的催化降解进行评估,选择出对TBBPA降解效率最佳的复合催化剂(BNO/Ti(5%))。以BNO/Ti(5%)催化剂为底物,利用光沉积法制备一系列不同Pt沉积量的Pt/Bi5Nb3O15/Ti复合催化剂。催化剂中Pt的实际负载量由电感耦合等离子体-原子发射(ICP-AES)技术进行定量分析;X-射线粉末衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV–vis/DRS)等技术用于表征Bi5Nb3O15/Ti和Pt/Bi5Nb3O15/Ti复合材料的结构、组成和光吸收性能。以TBBPA为目标降解物质,研究Pt/Bi5Nb3O15/Ti复合物的催化性能和再生性,并提出Pt/Bi5Nb3O15/Ti可能的催化机理。2.Bi/Bi5Nb3O15/Cr2O3复合体系的设计制备及其光催化性能研究利用乙二醇为溶剂和还原剂,一步溶剂热共沉淀法获得一系列不同Cr掺杂量的Bi/Bi5Nb3O15/Cr2O3复合催化剂。通过XRD、XPS、UV-vis/DRS和TEM等技术对催化剂进行表征,分析其结构、组成及光吸收性能。通过降解TBBPA和双酚A(BPA)评估催化活性以确定催化效率最佳时的Cr掺杂量。对体系的稳定性和再生性进行探究,并提出Bi/Bi5Nb3O15/Cr2O3可能的催化机理。
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