卤氧化铋_金属有机骨架复合材料的制备及其光催化性能研究

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1、工程硕士学位论文卤氧化铋/金属有机骨架复合材料的制备及其光催化性能研究作者姓名童晓雯工程领域环境工程校内指导教师杨志泉副教授校外指导教师白中炎高级工程师所在学院环境与能源学院论文提交日期2018年3月SynthesisandPhotocatalyticApllicationofBismuthOxyhalide/Metal-OrganicFrameworksCompositeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XiaowenTongSupervisor：Ass

2、ociateProf.ZhiquanYangSeniorEngineerZhongyanBaiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：X52学校代号：10561学号：201521033267华南理工大学硕士学位论文卤氧化铋/金属有机骨架复合材料的制备及其光催化性能研究作者姓名：童晓雯指导教师姓名、职称：杨志泉副教授；白中炎高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：环境工程论文形式：□产品研发□工程设计√应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：水污染控制与给

3、水技术论文提交日期：2018年3月12日论文答辩日期：2018年3月15日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：2018年4月15日答辩委员会成员：主席：尹华教授委员：谢丹平高级工程师、卢桂宁研究员、陈兵副研究员、易筱筠副教授摘要水体中大量的有机污染物特别是染料和抗生素，由于具有难降解、易累积等特性，长期存在水体中会威胁人体健康及生态安全。半导体光催化技术凭借反应条件温和、能耗低、效率高等优点，在处理有机污染物上展现了巨大的潜力。然而，常用的单一半导体效率相对较低，无法满足实际需求，因此开发更为高效的新型光催化剂是研究的热

4、点。卤氧化铋（BiOX）是一种常用的半导体，具有高化学稳定性和优良的光催化活性。金属有机骨架（MOFs）是具有巨大比表面积的功能性无机-有机杂化材料。由于构建合适的异质结是提高材料光催化性能的有效途径，因此将这两种材料复合，有望制备出更高效的复合材料，并有效地应用于水体中有机污染物的去除。本文选用适当的方法，制备出了两种新型BiOX/MOFs复合光催化剂。采用X-射线衍射、扫描电镜、傅里叶红外光谱等表征方法分析了样品的结构、形貌等特征，并探究了这两种复合材料分别对于水体中的罗丹明B（RhB）和诺氟沙星（NOR）的去除效果；通

5、过循环实验及表征考察了复合材料的稳定性；此外，通过光学性质表征和自由基捕获实验等分析了材料光催化性能提升可能的原因及其降解目标污染物的机理。主要结论如下：以常用的染料RhB为目标污染物，制备出了BiOCl/UiO-66复合材料。相比单一材料和机械混合样，BiOCl/UiO-66在紫外光和可见光下催化降解RhB的性能均有提升。BiOCl/UiO-66在可见光下，经过120min对15mg/LRhB的降解率达97.34%。BiOCl/UiO-66具备良好的稳定性。其在可见光下降解RhB主要通过染料敏化光催化作用。吸附性能的提升及

6、电子在两种材料之间的有效转移是BiOCl/UiO-66敏化光催化降解RhB效果提升的重要因素。另外，以常用的抗生素NOR为目标污染物，制备出了一系列BiOBr/UiO-66-NH2复合材料。不同配比的BiOBr/UiO-66-NH2复合材料对NOR的去除率相对单一材料及机械混合样均有提升。其中，UiO-66-NH2的含量为20%的复合材料（BUN-20）对NOR的去除效果最好，且具备一定的稳定性。BUN-20在光照180min内对10mg/LNOR的总去除率达93.60%。表面活性位点的增多、光吸收能力的提升及电子-空穴对的

7、复合几率降低是BUN-20光催化性能提升的重要因素。本文可以为今后设计新型的复合光催化材料提供理论基础，为拓展MOFs在光催化降解有机污染物的应用及利用MOFs改进BiOX的策略提供一定的科学依据。关键词:光催化；卤氧化铋；金属有机骨架；罗丹明B；诺氟沙星IAbstractManyorganicpollutantsinwaterespecialfordyeandantibiotics,aredifficulttodegradeandeasytoaccumulate,whichseriouslythreatenhumanhea

8、lthandecologicalsecurity.Semiconductorphotocatalysishasshowedgreatpotentialintreatingorganicpollutantsinwaterforitsfeaturesofmildconditions,lowen