BiOBr光催化剂的制备、改性及其光催化降解异丙醇性能研究

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1、BiOBr光催化剂的制备、改性及其光催化降解异丙醇性能研究Preparation,ModificationandPhotocatalyticDegradationActivityofIospropanolofBiOBrPhotocatalysts学科专业：环境科学作者姓名：王书丛指导教师：谭欣天津大学环境科学与工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宂成果，也

2、不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。：曰学位论文作者签名：签字曰期年４月＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、。同意学校，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存汇编以供查阅和借阅向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说

3、明）学位论文作者签名：导师签名：＇ｉ■签字曰期：ｈ曰签字曰期年月曰年月１［ｊ￥［摘要人类生产生活产生的挥发性气体有机污染物(VOCs)威胁着人类的健康。光催化技术可以深度处理挥发性气体有机污染物，在温和条件下将其降解成为无害的CO2和H2O，在空气净化方面具有极大的潜力。传统TiO2光催化剂在空气净化领域存在太阳能利用率低，量子效率低，矿化率较低等缺陷，制约着其应用范围。在新型光催化材料中，BiOX(X=Cl,Br,I)具有特殊的电子结构、高度各向异性的层状结构、优异的光吸收能力以及高化学稳定性

4、，因而成为研究的热点。本文以BiOBr为研究对象，在温和条件下以氨基酸辅助制备并改性BiOBr，提高其光催化降解异丙醇的能力，分析降解机理，拓展应用范围，取得原创性成果归纳如下：(1)采用室温沉淀法，以4种氨基酸(脯氨酸、甘氨酸、精氨酸、谷氨酸)为表面活性剂辅助制备BiOBr纳米片。PL表征表明，氨基酸辅助制备的BiOBr的光生电子和空穴分离效率显著提升。模拟太阳光下降解异丙醇的测试表明，不同种类氨基酸辅助制备的BiOBr之间光催化性能有一定差异，结合氨基酸结构，分析不同氨基酸在合成BiOBr过程中所起的作用

5、，可以发现自由氨基和羧基的数量对于合成BiOBr的活性有重要影响，确定出最优的氨基酸为精氨酸和谷氨酸。(2)在上一个研究的基础上，锁定精氨酸为表面活性剂，采用室温沉淀法，改变精氨酸的用量，改性BiOBr，合成Bi24O31Br10。分析精氨酸用量变化引起所合成晶体类型从BiOBr向Bi24O31Br10转变的原因。利用多种表征手段如XRD、SEM、DRS、PL、BET、XPS等对BiOBr和Bi24O31Br10两种类型的催化剂进行表征分析，将其应用于模拟太阳光下降解异丙醇研究。研究表明，Bi24O31Br1

6、0在矿化IPA方面具有更高的效率，对于空气净化具有更大的潜能。通过捕获剂实验，分析在BiOBr和Bi24O31Br10两种催化剂表面异丙醇降解的机理。关键词：BiOBr，Bi24O31Br10，氨基酸，精氨酸，异丙醇，光催化降解IABSTRACTThevolatileorganiccompounds(VOCs)producedbyhumanactivitythreathumanhealth.PhotocatalyticoxidationtechnologycandeeplydealwithVOCs.Itcan

7、transformtheVOCsintoharmlessCO2andH2Oundermildconditions.Sophotocatalyticoxidationtechnologyhasgreatpotentialinairpurification.ThetraditionalTiO2photocatalysthassomedefects,suchaslowutilizationofsolarenergy,highrecombinationrateofthephoto-inducedelectro-hol

8、epairandlowmineralizationrateinthefieldofairpurification,whichlimititsapplicationranges.Amongthenewphotocatalyticmaterials,BiOX(X=Cl,Br,I)hasattractedagreatdealofattentionbecauseofitsspecialelectronics