可见光响应bi2wo6光催化剂的制备及性能研究

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1、SYNTH匣SISANDPERFORMANCE0FⅥSIBLE—LIGHT-DRIⅦNBi2W06PHOTOCA-TAIYSTADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByLizijinSupervisor：Prof．LiuyuminApril，2014摘要钨酸铋(Bi2W06)是一种新型的可见光响应光催化材料，其禁带宽度窄(2．7eV)，在紫外和可见光下都

2、具有良好的光催化活性，能有效降解废水中的有机污染物，受到了研究者的广泛关注。本文以硝酸铋(Bi(N03)3·5H20)和钨酸铵为原料，研究了制备新方法、生物模板剂及石墨烯负载对钨酸铋光催化材料的结构、形貌、晶粒、载流子分离效率及吸光性能的影响，揭示影响钨酸铋光催化活性的机理及其本质，为制备高催化活性的光催化剂提供了理论依据。主要研究内容如下：(1)以EDTA为凝胶剂，采用凝胶．溶胶．水热法在水热温度为220℃．水热时间为24h的条件下制备出花状微球结构的Bi2WOe纳米材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外．可见漫反射光谱(DRS)对Bi2W0

3、6的结构、形貌及光学性能进行分析，提出了该花状微球结构的可能形成机理。以亚甲基蓝溶液(Ⅷ)为模拟染料废水，研究了不同制备方法对Bi2WOs光催化性的影响，结果表明，采用溶胶．凝胶．水热法所制备的Bi2W06光催化剂表现出最高的光催化活性，这可能与其特殊的3D花状微球结构、较大的比表面积及在紫外和可见区域内具有良好的吸收有关。此外，凝胶．溶胶．水热法所制备的Bi：W06光催化剂经多次光催化循环使用后仍具有很高的光催化活能，在废水处理方面展现出良好的工业应用前景。(2)以1．丁基．3．甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM][BF4】)离子液体为模板剂，采用离子液体辅助水热法制备出Bi2W06／石墨烯复合

4、光催化材料，研究了石墨烯的负载量及离子液体的添加对产品光催化活性的影响，得出了适宜的制备条件，阐明了石墨烯和离子液体对产品光催化活性的影响机理。研究结果表明，离子液体的添加可以制备出具有较大比表面积、鸟巢结构Bi2W06光催化剂，该催化剂对罗丹明B模拟染料废水的降解表现了很高的光催化活性。石墨烯的引入可以有效增强BizWOs复合光催化剂对可见光的吸收、增大其比表面积和提高催化剂中电子和空穴的分离速率，进而提高其光催化活性。当石墨烯的负载量为5．0wt％，鸟巢结构Bi2W06／石墨烯复合光催化剂表现出最高的光催化性能，经300W氙灯照射120min，罗丹明B染料脱色率可达99．3％。(3)以鸡蛋

5、清为生物模板采用溶胶．凝胶法制备钨酸铋光催化材料，在煅烧温度为500。C，煅烧时间为2h的条件下得到具有高催化活性的片状钨酸铋光催化材料。探讨了鸡蛋清对产品结构和形貌的影响，结果表明，加入蛋清可得到薄片结构的Bi2W06光催化剂，不加蛋清所得Bi：WOs样品的形貌为不规则的块状结构聚集体。在反应过程中，蛋清作为稳定剂和凝胶剂可以阻止纳米颗粒的聚集，降低晶体的生长速率，有利于得到形貌均一的产物。薄片结构的Bi2W06光催化剂具有较大的比表面积和较低的电子．空穴复合速率，因而表现出良好的光催化活性，经300W氙灯照射120rain，罗丹明B染料脱色率可达91．％。关键词：Bi2W06，溶胶．凝胶．

6、水热法，离子液体，鸡蛋清，光催化IIABSTRACTDuetOthesmallerbandgap(2．7eV)，novelvisiblelightBi2W06photocatalyticmaterialspossessexcellentphotocatalyticactivityinthedegradationoforganicpollutantsunderUVandvisiblelightirradiation，whichattractextensiveattentionfromresearchers．Inthispaper,Bi2W06werepreparedusingBismuthni0

7、"ate(Bi(N03)35H20)andammoniumtungstate(sn4)6W70246H20)弱rawmaterials．Theeffectsofsyntheticmethod，biologicaltemplateagentandgrapheneonthestructure，morphology,theseparationefficiencyofphoto·inducedelectr