纳米ZnO/Bi24O31Br10复合磁性光催化剂可控合成及可见光催化性能

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半导体光催化材料具有环境友好、成本低等优势,能催化水环境中有机污染物,有望广泛应用。其中卤氧化铋BiOX(X=Cl、Br、I),因具有独特的层状结构和较窄的能带而在光催化领域中倍受关注,尤其新型富氧型多铋BixOyXz(X=Cl、Br、I)成为研究的热点。论文从BixOyBrz的合成及复合改性入手,采用溶剂热法选择性合成制备导带位置较低的Bi24O31Br10,考察产物的催化氧化还原性能,通过复合多级半导体异质结成分提高新型富氧型多铋Bi24O31Br10的光催化活性和稳定性。探索得出新型富氧型多铋Bi24O31Br10的合成条件,当Bi24O31Br10前驱体的pH等于10,制得Bi24O31Br10,测试表明其导带位置降低,强化诱导产生的光生电子有利于增大催化活性,用催化重铬酸钾的还原反应予以证实。纳米ZnO/Bi24O31Br10的制备,将适宜比例的纳米ZnO有效负载于Bi24O31Br10上,检测其吸收紫外光、可见光的能力。结果表明复合纳米物质的量分数为5at%ZnO/Bi24O31Br10的催化效果既明显高于Bi24O31Br10催化活性,又高于纳米ZnO的催化活性,复合材料的异质结结构促进了光生电子空穴对复合率的降低。采用两步溶剂热法合成制备磁性纳米ZnO/Bi24O31Br10-SrFe12O19复合可见光催化剂,该三组分复合催化剂存在n-p-n异质结,锶铁氧体具有良好的磁学性能,有助于催化剂的回收再使用。经过五次循环回收,催化剂仍然具有高效催化活性和磁学性能。采用RhB光降解作为探针试验,以考察复合物催化剂催化有机废水光降解的效能,并对老龄垃圾渗滤液的可见光降解处理进行初步试验。经过光催化反应后,对它的色度和COD进行跟踪监测。实验结果显示,可见光照射4h后,垃圾渗滤液的色度明显降低,COD值有所升高,表明有大分子污染物被降解为小分子有机物,亦即有色基团的键发生断裂,有利于垃圾渗滤液的终端处理实现达标排放。
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