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近年来,光催化技术以其较强的氧化能力和较好的环境亲和力,在能源开发与环境污染治理方面受到人们的广泛关注。传统的光催化主要是基于TiO2半导体光催化剂的研究。由于TiO2的禁带宽度较大,只能响应紫外光,而紫外光能量占太阳光总能量的不足5%。因此人们开始寻找具有可见光活性的新型半导体光催化材料。卤氧化铋(BiOX)拥有稳定的化学性质与独特的电子结构。BiOX在固氮、光解水产氢、环境污染治理等方面的研究多见于报道。在BiOX(X = Cl,Br,I)中,BiOCl的导价带氧化还原能力最强,但由于禁带宽度较大,BiOCl不能很好地利用可见光;BiOI对可见光的响应情况最佳,但其光生空穴氧化能力不足,又在一定程度上限制了 BiOI的光催化活性。在本论文中,我们以改善BiOCl、BiOI的可见光催化性能为目标,开展相关研究。首先,针对BiOCl的禁带宽度较大、不能很好地利用可见光的问题,我们以溶剂热法合成了表面具有氧空位的BiOCl,又以Fe掺杂的方式对BiOCl进行改性。密度泛函理论计算证明,Fe掺杂能够在BiOCl氧空位能级附近引入一条新的杂质能级。通过光催化固氮实验,我们发现Fe掺杂提高了 BiOCl可见光催化固氮的活性及循环性能。通过EPR、N2-TPD测试,我们认为BiOCl表面氧空位具有吸附活化N2的作用。DRS、光电流测试、荧光光谱等测试结果显示,Fe掺杂能够增强BiOCl在可见光区的响应情况、提高光生载流子的分离效率、改变BiOCl中电子跃迁途径。不仅限于氧空位上的电子,Fe掺杂BiOCl价带上的电子也能在可见光下发生跃迁,从而提供更多光生电子参与氮气的还原反应。因此,Fe掺杂含氧空位的BiOCl具有良好的可见光催化固氮效果。接下来,针对BiOI可见光吸收性能良好而光生空穴氧化能力不足的问题,我们以五氯酚钠为目标污染物,在BiOI可见光催化体系中引入过硫酸盐(PS)以加强光催化活性。BiOI/PS体系可见光降解五氯酚钠的速率常数达到BiOI的8倍。我们认为BiOI在可见光下产生的光生电子及·02-均能有效活化过硫酸盐,产生具有强氧化性的·SO4-和·OH。这些强氧化性自由基能极大增强BiOI可见光催化体系的氧化性,弥补BiOI光生空穴氧化能力的不足。随后,我们用GC-MS检测到了 2,3,5,6-四氯-1,4-苯二酚、3,4,5,6-四氯-1,2-苯二酚等五氯酚钠氧化降解的中间产物。因此,我们认为强氧化性的·SO4-和·OH通过加强对五氯酚钠的氧化脱氯过程,使BiOI在可见光下高效降解五氯酚钠。