论文部分内容阅读
光催化技术作为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术越来越引起人们的关注。TiO2以其稳定、价廉、无毒、紫外光高效等优点倍受人们青睐,被认为是光催化的首选催化剂。但是由于其光吸收波长范围狭窄、量子效率低等缺点,限制了它的广泛应用。光催化剂的可见光响应程度是光催化技术实现充分利用太阳能走向实用化的关键。近年来很多光催化工作者开始研究可见光响应的新型光催化材料。铋基化合物有特殊的能带结构,其价带上方会形成次能级,使得其能隙变小,吸收光往可见光偏移,因此铋基化合物光催化剂的结构与性能成为近年许多学者研究的目标之一本论文采用浸渍法制备了铋酸钙(CaBi6O10)和铋酸锶(Sro.25Bio.75O1.36)催化剂;采用沉淀法制备了钙铋复合氧化物催化剂。考察了催化剂对亚甲基蓝溶液的可见光降解性能。运用X射线粉末衍射(XRD),N2物理吸附(BET),紫外可见漫反射(UV-vis DRS),(Raman),热重(TG-DTA),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),对苯二甲酸荧光探针(TA-PL),电感耦合等离子体(ICP)等技术对催化剂进行了表征,得到该催化剂的结构、形貌、性质与光催化活性的关联信息。采用浸渍法以Bi2O3和Ca(NO3)2-4H2O为前驱体,通过改变催化剂焙烧温度,在650℃焙烧制得了纯相花朵状CaBi6O10催化剂,CaBi6O10催化剂在可见光区有较好的吸收,吸收带边在554nm(Eg=2.24eV),可见光下降解亚甲基蓝活性要优于Bi2O3和N-TiO2。这是由于CaBi6O10具有特殊的能带结构,提高了电子和空穴的迁移性能,延长了载流子的寿命,从而提高了催化剂活性。采用沉淀法以Bi(NO3)3·5H2O和Ca(NO3)2·4H2O为前驱体,制备了CaBiO复合物催化剂。首先将Bi(NO3)3和Ca(NO3)2溶液混合得到浊液,室温陈化2h,抽滤得沉淀物,然后洗涤烘干,最后经过500~700℃焙烧12h制得所需催化剂。该催化剂具有较高的可见光响应性,可以吸收波长小于580nm的可见光。催化剂的比表面积与浸渍法制备的催化剂相比有所提高,对亚甲基蓝溶液具有较好的可见光降解活性。通过对苯二甲酸荧光探针技术(TA-PL)检测出催化反应中的活性物种为·OH。催化剂光催化降解性能稳定,重复利用性较好。我们又考察了另一种碱土金属铋酸盐。采用浸渍法以Bi2O3和Sr(NO3)2为前驱体,通过改变催化剂焙烧温度,在800℃焙烧制得了纯相Sr0.25Bi0.75O1.36催化剂。Sr0.25Bi0.75O1.36催化剂在可见光区有较好的吸收,吸收带边在510nm(Eg=2.43eV)。虽然Sr0.25Bi0.75O1.36比表面积较小,仅为1.0m2·g-1,但是可见光下其光催化活性要高于CaBi6O10、Bi2O3和N-Ti02催化剂。其较好的催化活性可能归因于适合的能带结构和较高的量子效率。