【摘 要】
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人类生活离不开丰富的自然资源,光催化技术作为目前最具有前景的新能源技术之一,已经广泛应用在水、大气、固体废弃物污染治理之中。磷酸铋（BiPO4）光催化剂具有优异的紫外光催化活性,不仅能够在水污染治理中快速降解有机污染物,而且能在短时间内对苯系物等VOCs的实现矿化。本文从BiPO4光催化剂改性的角度出发,以BiPO4光催化剂和石墨烯为研究对象,研究了BiPO4和石墨烯（GA）之间的内建电场调控作用
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人类生活离不开丰富的自然资源,光催化技术作为目前最具有前景的新能源技术之一,已经广泛应用在水、大气、固体废弃物污染治理之中。磷酸铋（BiPO4）光催化剂具有优异的紫外光催化活性,不仅能够在水污染治理中快速降解有机污染物,而且能在短时间内对苯系物等VOCs的实现矿化。本文从BiPO4光催化剂改性的角度出发,以BiPO4光催化剂和石墨烯为研究对象,研究了BiPO4和石墨烯（GA）之间的内建电场调控作用;同时,结合等离子体构建表面缺陷的方法,构筑BiPO4表面氧缺陷的光催化剂,用来调控光催化活性。除此之外,在低浓度苯系气体污染物的降解的方面,通过协同等离子体污染物降解,构建吸附耦合光催化与等离子体协同处理高通量苯系污染物的体系,并探究其协同作用的效果。本文开展如下的研究:1、构建形成内建电场的3D网络结构BiPO4/GA材料,可控制备了不同复合比例的三维网络结构BiPO4/GA,探索不同复合比例对其内建电场的调控作用,同时,棒状BiPO4也抑制了石墨烯片层的堆积,产生了很多孔隙,提高了BiPO4/GA的比表面积;此外,BiPO4/GA的内建电场改善了光生电子的迁移分离;揭示三维网络结构的电场作用和吸附性能的影响规律。2、对高活性三维网络结构的BiPO4/GA复合材料开展苯系类气体污染物的等离子耦合吸附/光催化净化去除研究。通过等离子体单元产生的高能粒子促进污染气体分子化学键的断裂,加速光催化氧化过程,实现污染物矿化去除。揭示催化材料的结构调控对VOCs气体的吸附富集性能以及光催化降解微观机制。3、通过调控溶剂热的方法中的中乙二醇含量得到不同尺寸的BiPO4前驱体,随后于马弗炉中450℃煅烧6h,制备具有高紫外光催化降解苯酚活性的单斜独居石结构纳米BiPO4颗粒。该方法制备的BiPO4催化剂颗粒变小,比表面积大,且具有高分散性能。揭示了在光催化剂BiPO4研究中的尺寸效应。本研究中的BiPO4/GA复合材料的内建电场调控作用可以在光催化剂研究中提供更好的依据。等离子体技术在光催化领域应用中,不仅能够在材料缺陷调控中起到良好的效果,而且在协同污染物处理方面有着潜在的研究价值,表面缺陷的制备可以有效提高光催化活性,并且方法简便;等离子耦合吸附/光催化净化可以实现高通量的污染物彻底矿化,这种新方法应用前景广阔,潜力巨大;小尺寸的BiPO4的研究对于研究溶剂法制备材料有着深远的意义。
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