论文部分内容阅读
酚类对人类、动植物来说都是有毒的污染物,鉴于其毒性,美国环境保护署将其列为优先控制污染物。不幸的是,这些酚类污染物在水生态环境中甚至饮用水中都极易检测到。所以说如何去除酚类污染物变得重中之重。光催化降解由于其自身高效的性能、绿色环保、经济可行这些优势被广泛的应用于环境污染治理方面。但是传统的TiO2光催化材料禁带宽度较大,仅对紫外光有光响应,光生电子、空穴复合较快等缺点限制了其进一步的应用。本文从制备新型高效光催化剂﹙BiOCl﹚的主线出发,并在新型光催化剂Bi OCl的基础上从两个方面开展工作。虽然Bi OCl在光降解有机物方面展现出了较TiO2优异的性能,但是由于其禁带宽度较宽﹙3.2-3.6 eV﹚仍然表现出了低的量子效率,光生电子-空穴对复合较快,限制了其应用。所以本文的出发点是:一种是针对BiOCl纳米粒子光生电子空穴复合速率快,对BiOCl纳米粒子进行电子受体碳量子点的修饰,并考察不同碳量子点粒径对BiOCl材料修饰的影响;另外针对其带隙能较大仅对紫外光的响应的缺点,采用表面缺陷改进的方法,同时引进还原石墨烯去改善其光催化性能。具体研究内容如下:(1)碳量子点/氯氧化铋(BiOCl/CQDs)光催化剂的制备与研究。采用室温法,以五水合硝酸铋为铋源,氯化钾为氯源,制备BiOCl;用水热合成的方法制备荧光和水溶性都较好的碳量子点,通过控制不同的反应温度和反应时间以得到不同粒径分布的碳量子点。利用共沉淀的方法制备不同粒径分布范围的CQDs和Bi OCl复合材料,通过对比实验得到碳量子点粒径分布为50-150nm时的复合效果最好,此时,复合材料拥有较大的比表面积,较好的可见光吸收和响应以及较为高效的光生电子的分离效率。同时对光催化机理进行了研究分析,得到在催化2NP分解的过程中起氧化作用的为:空穴直接氧化占主要因素和·OH占次要因素。(2)黑色氯氧化铋和石墨烯复合材料的制备、表征及光催化性能研究。采用室温法,以五水合硝酸铋为铋源,氯化钾为氯源,制备白色的BiOCl。并用共沉淀的方法简单一步合成不同GO量掺杂的BiOCl/GO复合材料;最后采用温和、绿色的铁粉还原手段一步合成出黑色的具有氧缺陷的氯氧化铋和还原石墨烯的复合材料。通过对比实验,当GO的量为400mg的时候制得的黑色复合材料拥有优异的光催化性能,是因为此时复合材料拥有较大的可见光吸收范围和响应以及较为高效的光生电子的分离效率。同时针对黑色氯氧化铋、BiOCl/GO0.4和黑色BiOCl/rGO0.4材料的光催化机理进行了研究分析,得到在催化2NP氧化分解的过程中起作用的为:空穴直接氧化占主要因素和·OH占次要因素。