【摘 要】
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光催化降解技术由于具有工艺简单、生态友好、经济、降解率高等特点,成为了废水治理的主要手段。在众多半导体光催化材料中,Bi2WO6由于具有良好的可见光响应、较高的稳定性、较强的氧化能力、无毒无害和制备成本低等特点,近年来得到了研究人员的广泛关注,然而较高的光生载流子分离效率和较低的可见光利用率仍不能满足日益苛刻的废水治理需求。本文采用简单的水热法,通过改变不同反应条件,获得光催化性能较优的Bi2WO
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光催化降解技术由于具有工艺简单、生态友好、经济、降解率高等特点,成为了废水治理的主要手段。在众多半导体光催化材料中,Bi2WO6由于具有良好的可见光响应、较高的稳定性、较强的氧化能力、无毒无害和制备成本低等特点,近年来得到了研究人员的广泛关注,然而较高的光生载流子分离效率和较低的可见光利用率仍不能满足日益苛刻的废水治理需求。本文采用简单的水热法,通过改变不同反应条件,获得光催化性能较优的Bi2WO6材料的水热工艺参数,并在此基础上,采用掺杂固溶和半导体复合两种方法进行了改性。具体研究工作如下:（1）Bi2WO6微球材料的可控合成工艺参数研究。探究水热时长、前驱体浓度配比、溶液p H值和表面活性剂等条件对产物结构、形貌和光催化活性的影响。测试结果表明:在180℃下水热12 h,Bi/W=2:1,p H=0.1,不添加活性剂的条件下制备的Bi2WO6微球具有相对较好的光催化活性,80 min对于50 ml浓度为20 mg/L的Rh B水溶液的降解率达到94.6%,为后两章的改性工作奠定了基础。（2）掺Mo替位W形成钼钨固溶体,通过引入适当的缺陷位和减小带隙来提高Bi2WO6材料的光催化活性。采用一步水热法合成Bi2MoxW1-xO6（x=0,0.05,0.25,0.50,0.75,0.95,1）固溶体。实验结果表明:随着Mo的掺杂量的增加,光催化效率呈现先增大后减小的趋势,且当x=0.25时,即Bi2Mo0.25W0.75O6样品材料的降解率最高,能够在60 min对于Rh B水溶液的降解率达到约96.7%,相比于纯Bi2WO6降解率提高了约26.3%。x=0.25比例的Mo离子固溶使光催化活性出现提升可以归结于两个方面的原因:一方面,在Bi2WO6晶格中引入了适当的缺陷位,有效分离了光生载流子;另一方面使带隙减少了0.30 e V,拓宽了可见光响应范围。（3）构建Bi2WO6/Bi OCl异质复合结构,通过拓宽材料光响应范围和提高光生载流子分离效率以进一步提升光催化活性。采用新型一步水热法在Bi OCl片层结构上生长Bi2WO6纳米结构。随着NH4Cl浓度的增加,复合材料的光催化效率呈现先增大后减小的趋势,且Bi2WO6/Bi OCl-3复合材料的降解率最高,能够在30 min对于Rh B水溶液趋近于完全降解,相比于纯Bi2WO6降解率提高了约116.1%。光催化活性的提高可归因于Bi2WO6和Bi OCl两者形成复合材料之后,一方面由于能带结构的差异实现了光生载流子在空间上的有效分离;另一方面Bi2WO6有着较高的可见光利用率,Bi OCl的光生空穴有着更强的氧化能力,两种材料的协同作用促进了催化反应的进行。
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