Fe3O4/Ag/Bi2MoO6的制备及宽光谱响应光催化-Fenton耦合催化应用研究

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光催化作为一种最有前途的环境友好型技术,在环境污染物降解领域得到了广泛的应用。Bi2MoO6作为一种N型半导体,是一种典型的Aurivilius家族氧化物,由于其较窄的带隙(2.5eV)以及合适的导带/价带(CB/VB)边缘位置,是一种极有前途的可见光驱动光催化剂。然而,Bi2MoO6的唯一缺点是量子产率低,这是由于光生电子空穴对的快速重组造成的,进而限制了其实际应用。贵金属掺杂和异质结的构建都是有效解决光生电子空穴快速重组这一缺点的有效方法。贵金属作为掺杂元素,由于能够将催化剂的光响应区域扩展到近红外光(NIR)区域并使掺杂后的催化剂具有较高的光催化活性,因此受到了广泛关注。等离子体光催化剂在可见光或近红外照射下,由于LSPR的存在,使“热电子”从Ag中溢出,利用相邻的具有丰富氢活性位点和高电荷迁移率的Bi2MoO6促进质子还原的光催化活性。单一的光催化技术不能满足高毒性有机污染物降解的需求。芬顿技术作为另一种消除污染物的方法被引入,在许多废水处理中得到了广泛应用。Fenton反应的原理是将羧酸、醇类、酯类等有机化合物用H2O2和Fe2+的混合物氧化成无机态。H2O2和Fe2+的混合溶液具有很强的氧化性能。磁铁矿(Fe3O4)是Fenton催化剂中的一种,引起了人们的极大关注。Fe3O4中含有Fe2+阳离子,其分解能力高于Fe3+对H2O2的影响。本文主要制备了Ag/Bi2MoO6和Fe3O4/Ag/Bi2MoO6两种复合光催化剂。运用XRD,XPS,UV-vis,SEM,TEM等表征对制备的样品进行测试。以双酚A和阿特拉津做为目标有机污染物进行光催化降解实验。本论文研究内容包括:(1)以硝酸铋和钼酸钠做为合成Bi2MoO6的前驱体,通过溶剂热的方法成功合成Bi2MoO6,在煅烧升温速率为2oC min-1的条件下升温至400oC并持续煅烧3个小时,成功得到Bi2MoO6分层级微球。通过光照还原的方法使滴入Bi2MoO6溶液中的硝酸银还原为单质Ag并沉积在Bi2MoO6分层级微球表面。所合成的二元复合光催化剂展示出了较强的光催化活性,对于双酚A和阿特拉津的降解率分别达到了54.3%和60.5%。(2)合成的Ag/Bi2MoO6分层级微球加入三氯化铁,醋酸钠和氢氧化钠的混合溶液中通过水热法合成Fe3O4/Ag/Bi2MoO6三元复合光催化剂。Fe3O4和单质Ag的引入不仅解决了单一半导体光催化剂的固有缺陷,同时还引入了Fenton高级氧化技术和等离子体共振技术,进而提高最终光催化剂对高毒性有机污染物的降解性能。在模拟太阳光照射的条件下,最终样品Fe3O4/Ag/Bi2MoO6对于双酚A和阿特拉津的降解率分别是98.9%和99.2%。
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