多酸/半导体复合光催化剂的设计、制备及光催化性能研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:junfeng_19860313
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近年来,水环境污染问题日益突出。窄带隙半导体可见光降解技术是治理水体系污染物行之有效的策略。多金属氧酸盐(多酸)是一类优秀的电子接收材料,能够加速光生电子和空穴的分离,提高光催化效率。本论文将多酸与镉、铋系窄带隙半导体材料复合,制备了一系列可见光催化剂。考察多酸对所制备的可见光复合催化剂光降解活性的促进作用。主要研究工作如下:1.为了促进钨酸铋光生载流子的高效分离,提高钨酸铋的光催化性能,我们制备了PW12/Bi2WO6复合光催化剂。考察了以罗丹明B(RhB)为模型的有机污染物的光催化降解性能。在可见光照射下,样品0.5PW12/Bi2WO6表现出最高活性,在4h内RhB的降解率大于99%。PW12的引入可以有效提高Bi2WO6的电荷分离效率,抑制Bi2WO6中电子-空穴的复合,进而促进复合体系的光催化活性。2.制备了氧化铋、多壁碳纳米管(CNTs)、PW12多元复合光催化剂,并考察了对抗生素污染物氯苯酚和盐酸四环素的可见光降解性能。样品0.3Bi2O3/CNTs/PW12表现出最高活性,在150 min内二者的降解率分别大于92%和90%。这是因为PW12和CNTs的引入抑制了Bi2O3中电子-空穴的快速复合,加快了电荷分离和转移效率,有效地提高了Bi2O3的光催化活性。3.选取钨钼混配型杂多酸(H3PMo9W3O40,PMo9W3)为修饰组分,构造了新型三取代PMo9W3与BiVO4复合光催化剂,考察其可见光降解亚甲基蓝(MB)的性能。样品7%PMo9W3/BiVO4表现出最高活性,在90 min内MB的降解率大于96%。这是由于PMo9W3的引入延迟电子-空穴复合并促进电荷分离和传输,提高了BiVO4的光催化活性。4.为了改善硫化镉(CdS)的光催化性能,制备了CdS、CNTs、PW12三元复合光催化剂。在可见光照射下,样品5%PW12/CdS/CNTs表现出最高活性,在75 min内对甲基橙的降解率大于96%。由于热力学能带匹配,CdS的光生电子可以迅速转移到CNTs和PW12上,从而更大程度地抑制光生电子和空穴复合。PW12和CNTs协同促进CdS的光催化活性。
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