新型铋、锌系可见光催化剂的制备及降解有机废水性能研究

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1、单位代码10476学号1203180257分类号X703.1^^kf硕士学位论文新型铋、锌系可见光催化剂的制备及降解有机废水性能研究学科、专业：环境工程研究方向：7k污染控制工程申请学位类別：工学硕士申请人：胡莉敏拘导教妁：孙剑辉教授二〇一五年四月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人己经发表或撰写的研宄成果，也不包含为获得河南师范大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说

2、明并表示了谢意。作者签名：^^1^日期:him关于论文使用授权的说明本人完全了解河南师范大学有关保留、使用学位论文的规定，g卩：有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河南师范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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）作者签名：.导师签名:日期：WSTUDYONTHEPREPARATIONOFBi,Zn-BASEDPHOTOCATALYSTSANDITSVISIBLE-LIGHT-RESPONSIVEPHO

3、TOCATALYTICPERFORMANCEFORORGANICWASTEWATERADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByHuLiminSupervisor:Prof.SunJianhuiApril2015摘要光催化氧化技术是一种去除水体中难降解有机污染物的有效手段，具有极大的开发与应用前景。当今，光催化氧化技术

4、仍存在量子效率低，可见光利用效率差等缺陷，严重制约着该技术的工业化应用和发展。因此，研究开发性能优异的可见光催化剂，是国内外水处理领域的重要前沿课题。基于锌、铋系半导体材料具有良好的可见光催化活性，还原氧化石墨烯（RGO）具有优异的吸附性能和高透光性。本研究采用水热法、化学水解法，并通过优化煅烧温度、表面活性剂含量及RGO负载修饰手段制备具有高效可见光催化活性的新型锌、铋系光催化剂BiVO4、BiOF/Bi2O3/RGO和ZnO；利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、N2吸附、傅里叶变换红外光谱（FT-IR

5、）、紫外可见漫反射光谱（UV-visDR）、光致发光光谱（PL）、循环伏安法（CV）等手段对其光催化剂的结晶、形态、吸附性能、能带结构、化学结构、光化学性质和电子转移特性进行表征；通过对目标污染物罗丹明B（RhB）、橙黄-IV（OG-IV）或甲硝唑（MNZ）模拟废水在可见光或自然太阳光照射下的降解率，评价新型光催化剂的光催化活性，从而为新型锌、铋系可见光催化剂的制备和在难降解有机废水处理中的应用提供理论依据。主要研究结论如下：（1）水热法制备棒状BiVO4光催化剂及其自然太阳光催化性能研究：以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3为原料，采用水热法制备出

6、新型BiVO4光催化剂。实验结果表明：煅烧温度对BiVO4光催化剂的性质及光催化活性均有重要影响，300°C煅烧条件下制备得到的催化剂（BiV-3）活性最优；通过表征发现，BiV-3具有均一的棒状结构，属于单斜白钨矿型，可见光吸收限达到540nm，禁带宽度为2.44eV，比表面积为3.46522m/g；在自然太阳光下，以RhB和OG-IV作为模拟废水进行光催化化活性研究，结果显示：在进水浓度分别为10mg/L和7.5mg/L，催化剂投加量分别为1.0g/L和0.5g/L条件下，两者的降解率分别达到99%和75%；与未煅烧的相比，RhB和OG-IV的降解率分

7、别提升了45%和49%；且BiV-3对RhB和OG-IV的降解规律均符合一级动力学模-1-1型，其相应的反应速率常数分别为0.852h和0.142h；BiV-3具有良好的循环性和稳I定性。（2）水解法制备BiOF/Bi2O3/RGO光催化剂及其自然太阳光催化性能研究：以Bi(NO3)3·5H2O和NaF为原料，采用水解法制备出了BiOF/Bi2O3纳米光催化剂，通过水浴还原法将BiOF/Bi2O3用RGO负载修饰，制备出性能优异的BiOF/Bi2O3/RGO复合光催化剂。研究结果表明：煅烧温度对BiOF/Bi2O3光催化剂具有显著影响，在300°C煅烧温度

8、下，得到的光催化剂（BF-3）活性最高；石墨烯负载量对复合光催化剂