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铋类化合物纳米材料由于其具有优越的光学、电学性质和良好的可见光光催化性能,使其成为环境材料与环境化学研究的热点方向之一。开发新型铋类化合物纳米材料,推动其在各领域中的应用,将具有十分重要的经济价值和社会价值。 烧绿石结构是形成最多的也是最重要的一类金属复合氧化物,它是一类具有离子导电性、铁电磁性、催化性等多种物理化学性能的新型无机复合材料已成为固态物理、材料化学和催化化学等领域的研究热点,特别是其光催化性能日益受到人们的重视。本文采用水热法,以五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为铋源,三水合锡酸钾(K2SnO3·3H2O)为锡源,制备出烧绿石型锡酸铋(Bi2Sn2O7,BSO)纳米材料,并采取一些措施提高其光催化性能,例如利用稀土金属、十六烷基三甲基溴化铵和硫化铋进行改性。同时对光催化降解和其机理进行研究。论文的具体内容主要有以下几个部分: (1)水热法合成稀土金属Pr掺杂锡酸铋纳米材料。稀土掺杂使BSO的XRD(222)处衍射峰向小角度方向移动并出现宽化现象,导致BSO发生晶格畸变,抑制了晶粒变大,从而提高光催化活性。pr3+最佳掺杂量为1.0%,过多稀土金属掺杂不利于RhB和2,4DCP的光降解。 (2)采用水热法在表面活性剂CTAB辅助下制备纳米锡酸铋催化剂(C-BSO),以罗丹明B为模拟有机污染物对催化剂的光催化性能进行了考察。添加CTAB后制备的BSO晶粒尺寸更小且光降解效果是原来的两倍。实验中还对样品煅烧前后进行光催化活性对比; (3)利用离子交换法合成Bi2S3/BSO异质结,并通过降解RhB来进行光催化活性评价。结果显示,在可见光照射下,异质结Bi2S3/BSO的光催化活性远高于纯的Bi2S3和BSO。Bi2S3的最佳负载摩尔比例为2%,本文通过价带理论对异质结光催化活性机制进行讨论分析。