Bi2MoO6基复合光催化材料的制备及性能研究

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1、？ＴＱ０３２分类号？学校代码：１０６９７：公开学号密级：２０１５２０７１６＿知以冬硕士字位论文ＭＡ＇ＳＴＥＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮＢｉ２Ｍ０〇６基复合光催化材料的制备及性能研究学科名称：化学工程作者：杜肖指导老师：樊君教授西北大学学位评定委员会二〇一八年PreparationofBi2MoO6-basedphotocatalyticmaterialsandstudyontheirphotocatalyticperformanceAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpart

2、ialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinChemicalEngineeringBy:XiaoDuSupervisor:JunFanProfessorJune2018摘要光催化是一种环境友好、颇具潜力的处理水中污染物的技术，其具有较高的能源效率。在光催化的反应过程中最重要的是使用的光催化材料，而使用最多的就是半导体材料。其中不足的是传统的半导体光催化剂只能吸收紫外光（大约太阳能的4%），这严重限制了半导体光催化的实际应用。因此，开发新型可见光（大约太阳能的45%）响应的半导体光催化剂尤为重要。钼酸铋（Bi2MoO6

3、）是一种在奥里维里斯家族中具有最简单的结构、含钙钛矿相层（Bi2O2）（Am-1BmO3m+1）、可见光响应的高效半导体光催化剂。本文的主要研究对象就是钼酸铋（Bi2MoO6），通过一步水热法、原位生长法/高温固相法相结合的方法制备出Bi2MoO6单体和不同比率的复合物，将其应用在降解有机污染物方面，结合一系列的表征结果分析其结构与性能方面的联系。下面是详细的工作内容：（1）采用一步水热法和原位生长法相结合制备出Bi2MoO6、Ag3PO4和Ag3PO4-Bi2MoO6。结果表明：Ag3PO4纳米颗粒均匀地生长在Bi2MoO6空心微球的表面，且Ag3PO4-Bi2MoO6比Bi

4、2MoO6单体在可见光范围内的光吸收强度明显增强。更重要的是，通过在光催化反应过程中加入过氧化氢（H2O2），大大降低了Ag3PO4纳米颗粒的光腐蚀，显著提高了其稳定性，这是由于过氧化氢（H2O2）可以捕获Ag3PO4表面产生的光生电子。另外，引入的过氧化氢（H2O2）对Ag3PO4-Bi2MoO6体系也表现出明显的保护与促进作用，15wt%Ag−13PO4-Bi2MoO6的反应速率常数（k=0.03585min）是Bi−12MoO6单体（k=0.00378min）的9.50倍。同时，Ag3PO4-Bi2MoO6复合物在光催化降解过程中表现出良好的稳定性。（2）分别采用一步水热

5、法、浸渍煅烧法、常温固相法和高温固相法制备出不同条件下的MgFe2O4。通过X-射线粉末衍射（XRD）表征来分析MgFe2O4的晶体结构，筛选出纯相MgFe2O4的制备方法为高温固相法，加入的表面活性剂为柠檬酸（柠檬酸的摩尔比例等于金属硝酸盐的摩尔比例之和）。（3）采用一步水热法和高温固相法相结合制备出Bi2MoO6、MgFe2O4和MgFe2O4-Bi2MoO6。通过紫外-可见漫反射吸收光谱（Uv-vis）表征可知，复合物在可见光区的吸收大大增强，扩宽了其光响应范围。依据光催化降解孔雀石绿（MG）水溶液I的实验结果来分析其光催化性能。结果表明：MgFe2O4单体对MG分子具有

6、很好地吸附性，这是由于其大的比表面积；相比于Bi2MoO6，复合物的光催化降解效率均比Bi2MoO6单体高，20wt%MgFe−12O4-Bi2MoO6的降解速率常数（k=0.0113min）为Bi2MoO6单体（k=0.0014min−1）的8.70倍。通过捕获实验可知h+和·O-2在光催化降解过程中起着至关重要的作用。关键词：钼酸铋，异质结，光催化，降解染料IIABSTRACTPhotocatalysisisknownasapromisingroutetotreatpollutantsinwater,whichisanenvironmentallyfriendlyappro

7、achandhasthehighenergyefficiency.Thekeypartofthephotocatalytictechnologyisthephotocatalyticmaterialsusedinthereactionprocess.Amongthesephotocatalyticmaterials,semiconductormaterialsareusuallyusedphotocatalyst.However,thetraditionalsemiconductorphot