Bi2MoO6系列光催化材料的制备及其对RhB的光催化降解研究

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半导体铋基化合物中的Bi2MoO6由于其特殊的电子层结构和适当的带隙能在光催化方面具有潜在的应用价值,但催化过程中仍存在可见光利用率低、光生电子-空穴对复合率高等问题。本文采用溶剂热法制备Bi2O3/Bi2MoO6、g-C3N4/Bi2MoO6和ZnFe2O4/Bi2MoO6复合异质结光催化材料,以提高Bi2MoO6光催化活性;通过X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),紫外漫反射光谱(DRS)等方法对上述材料进行了晶型结构、元素组成以及光学性能分析;以染料罗丹明B(RhB)为目标污染物,根据RhB模拟染料废水降解过程吸光度的变化,评价了所研制催化剂的光催化活性。研究内容具体如下:(1)以Bi(NO33·5H2O和Na2MoO4·2H2O为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP(K30))为分散剂,通过控制Bi(NO33·5H2O和Na2MoO4·2H2O的反应时间(即Bi(NO33·5H2O水解时间),一步溶剂热合成了不同含量的Bi2O3/Bi2MoO6复合材料。并通过优化反应前驱体溶液的pH值、PVP(K30)的浓度,制得了光催化效能最佳的Bi2O3/Bi2MoO6复合材料。(2)通过简单的溶剂热法将g-C3N4胶体溶液和Bi2MoO6前驱体溶液复合,得到g-C3N4/Bi2MoO6复合光催化材料。其中,10%的g-C3N4含量形成的10%-g-C3N4/Bi2MoO6材料光催化性能最好。(3)以球状的ZnFe2O4为基体,通过溶剂热合成了由纳米片围成的球形类填料状的ZnFe2O4/Bi2MoO6光催化复合材料。其中,ZnFe2O4含量为20%的复合材料光催化性能最佳。(4)实验表明,Bi2MoO6系复合光催化材料充分利用其单一材料的特性,来提高其光催化性能。再者,我们对光催化降解RhB性能最好的复合光催化材料进一步通过高效液相色谱仪(HPLC)和液质联用(LC-MS)探究降解机理。其降解机理为RhB有选择性的优先脱去与N正离子相连的乙基形成N,N-二乙基-N’-乙基罗丹明B(DER)。继而又选择性的继续脱除与N正离子相连的乙基形成N,N-二乙基罗丹明B(DR),而DR可直接被降解为CO2和H2O。
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