试析钇酸盐光催化剂的制备及其光催化性能的研究

《试析钇酸盐光催化剂的制备及其光催化性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、广西大学博士学位论文钇酸盐光催化剂的制备及其光催化性能的研究姓名：秦祖赠申请学位级别：博士专业：化学工艺指导教师：刘自力20090528钇酸盐光催化剂的制备及其光催化性能研究‘摘要能源短缺和环境污染是本世纪全人类所面临的共同问题。如何合理利用自然界中有限的能源、有效控制和解决环境污染问题是新世纪各国学者所研究的热门课题。Ti02以其稳定性、价廉、无毒等在净化环境及光催化分解水制氢等方面表现出重要的应用前景。但Ti02的禁带宽度为3．2eV，仅能吸收387nlYl以下的紫外光，同时光生电子．空穴对复合几率较高，对太阳能利

2、用率低，严重阻碍了其在光催化氧化领域中的应用。为此，开发具有可见光活性的新型光催化剂是光催化领域研究的重要内容。本文采用高温固相法及沉淀法，制备了一系列具有可见光响应的钇酸盐光催化剂，并研究了该类催化剂在可见光下降解有机物的过程。主要内容包括以下三个方面。首先，研究了钇酸铋的制备、结构及其光催化活性。考察了钇铋原子比对钇酸铋结构与其光催化性能的影响，合成出具有优异可见光催化活性的Bil．8Yo．203复合氧化物。采用固相反应及沉淀法制备了BiY03光催化剂，以可见光催化降解甲基橙染料废水为探针反应，采用热分析、X一射线

3、衍射、高分辨率透射电镜、比表面及孔径分析、紫外一可见漫反射光谱、拉曼光谱、红外光谱等方法对基金项目：国家自然科学基金项目(20466001)；广西大学科学技术研究重点项目(2004ZD01)；广西研究生教育创新计划项目(2008105930817D004)；广州市氢能与绿色催化重点实验室开放课题催化剂进行表征，研究制备方法及焙烧温度对BiYO，光催化活性的影响。结果表明，固相法制备的BiY03中存在少量的Bi203，两者之间形成异质结构，提高了其可见光催化活性。经750oC焙烧的BiY03的活性较高，而经700oC焙烧

4、的催化剂中还存在少量的Bi203及Y203，使得其光催化活性不高，而经800oC焙烧的催化剂存在一定的烧结现象，使得其比表面较少，影响其光催化活性。BiY03具有较好的可见光吸收性能，但其在150min内仅能使甲基橙染料废水降解25％，本研究采用改变Bi与Y的比例，制备了一系列的BiJY2吖03可见光催化剂，并考察其光催化活性。研究发现Bil．8Yo．203的光催化活性较高，可见光照150min，甲基橙废水降解99．7％。Bi203加入少量的Y203后，能形成异质结构，存在较多的活性中心，大大提高了其光催化活性，但加入

5、Y203的量过大，则会使催化剂的催化中心降低。其次，研究了Bil．8Yo．203光催化降解有机废水的工艺过程。糖蜜酒精废水是一种难降解的有机废水，主要成分为焦糖等色素类物质。利用固相法制备了Bil．8Yo．203光催化剂并将其应用于光催化降解糖蜜酒精废水降解反应中，考察了催化剂用量，溶液pH值，助氧化剂及光照强度对糖蜜酒精废水脱色影响。研究表明，在可见光辐照下，Bil．8Yo．203能有效地对糖蜜酒精废水进行光催化作用。对于经30倍稀释的糖蜜酒精废水，添加2．0g·L-1的Bil．8Yo．203光催化剂，不改变废水的p

6、H值及不添加助氧化剂H202的条件下，在400W日光色镝灯照射下反应150min，Bil．8Yo．203光催化降解糖蜜酒精废水的脱色率为54．3％，COD去除率为51．3％，糖蜜酒精废水呈现出较好的降解趋势。Bil．8Yo．203光催化降解糖蜜酒精废水过程符合一级动力学反应，在光催化过程中生成了活性很高的·OH及·02。等物种，Bil．8Y0．203之所以具有较高的可见光催化性能，可能与其晶体结构中Bi—O多面体的存在有着很大的关系。最后，研究了其它金属阳离子对钇酸盐的结构及其光催化活性的影；；晌，并且发现InY03、

7、PbY03具有良好的可见光催化活性。研究发现，焙烧温度对InY03、PbY03催化剂的活性有较大的影响，InY03光催化剂的适宜焙烧温度为700。C，PbY03光催化剂的适宜焙烧温度为800oC。经800。C焙烧的PbY03由Pb304与Pbl．81Y2．1806-78形成的异质结构构成，其禁带宽度为2．44eV。关键词：光催化降解复合氧化物钇酸铋钇酸铟钇酸铅甲基橙糖蜜酒精废水PREPARATIONANDPHOTOCArALYTICACTIVITYOFYITTRIATEPHOTOCATALYSTS·ABSTRACTTh

8、eEnergyshortageandenvironmentalpollutionarewell．knownproblemsthatthemankindwillcontinuetofaceinthiscentury．HOWtomakethebestuseoflimitednaturalenergysourcesand，atthesa