钼酸铋复合材料的制备及其可见光催化降解污染物的性能研究

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21世纪是发展的时代,是人类向前大迈步的时代,同时,环境污染与能源危机成为了亟需解决的世界难题。半导体光催化技术自1972年发现至今,已经涉及多个应用领域,因其对太阳能这种可再生、资源丰富的资源的利用而受到广泛的关注。但是一方面因其性状大多数为粉体,不易回收、受环境因素影响大等问题,另一方面,大多数光催化剂仅能吸收紫外光,对于可见光部分难以利用,而严重制约了光催化剂的应用。γ-Bi2MoO6是一种n型半导体,其带隙较窄,是一种典型的可见光催化剂。该半导体的价带位置为2.37 eV vs.NHE,表明其空穴具有较强的氧化能力。本论文在前期工作的基础上选择将这种可见光响应的γ-Bi2MoO6光催化剂分别负载于海藻酸纤维和多孔泡沫陶瓷上,并研究了负载型催化剂对模拟印染废水(罗丹明B)的光催化降解性能和对HCHO的光催化降解性能。本论文主要包括以下两个方面的内容:(1)通过两步法将Bi2MoO6光催化剂与海藻酸钠胶体充分混合,采用湿法纺丝的方法,制备出Bi2MoO6光催化剂负载的海藻酸钠纤维复合材料。海藻酸钠纤维是具有无毒、无害、可生物降解的纯天然绿色材料,并存在大量的羟基、羧基等基团,易形成氢键,同时Bi2MoO6表面具有大量的(Bi2O22+,极易发生离子交换,与海藻酸钠分子中的GG嵌段形成交联网状结构,光催化剂负载于这种材料上,可与材料发生强相互作用,结合牢固度可明显增强。对其结构、光响应性能、光降解性能进行研究,结果表明:Bi2MoO6负载于海藻酸钠纤维上不仅形成了结构稳定的复合材料,而且具有优异的光响应性能。另外,发挥纤维材料的高比表面积和强的吸附性能,负载型光催化剂与粉体相比较,同等质量光催化剂的纤维复合材料对模拟印染废水(罗丹明B)降解效率有显著的提高,其降解效率是粉体光催化剂的20倍左右。(2)以多孔泡沫陶瓷为载体,采用高压喷涂的方法将Bi2MoO6光催化剂均匀的喷涂于陶瓷表面,制备出负载型光催化剂的多孔泡沫陶瓷复合材料。对其结构、光降解性能及影响HCHO降解条件进行研究,结果表明:多孔泡沫陶瓷负载Bi2MoO6光催化剂结构稳定,粘结性强,光催化剂不易脱落,对HCHO降解有显著的效果,并探究得出负载Bi2MoO6光催化剂的多孔泡沫陶瓷复合材料对HCHO的降解受光催化剂的负载量、HCHO浓度、温度影响,湿度对HCHO降解并无明显影响。通过两种负载方法成功制成光催化复合材料,对罗丹明B以及HCHO的治理都提供了一个很好地思路方案。
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