磷酸铋的制备、改性及应用

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环境污染是近些年来伴随着人类社会飞速发展而产生的问题,环境问题关乎人类的生存环境和经济社会的可持续发展。通过光催化剂利用太阳光降解水中的有机污染物是一个清洁、绿色、可行的解决办法,铋系光催化剂因其特殊的能带结构,近些年来受到许多学着的青睐。磷酸铋制备方便、无污染,与其他光催化剂相比有较宽的带隙,仅能吸收利用部分紫外光,紫外光在太阳光能量中仅为4%左右,因此需要对磷酸铋进行改性,以提高其对可见光的利用及催化性能。本文主要对磷酸铋进行制备、改性及降解染料研究,主要内容及成果如下:(1)通过直接制备法、水热法、水热-煅烧法制备出三种不同形貌的磷酸铋,通过模拟光催化降解碱性品绿实验,得到直接制备的到的磷酸铋降解效果不佳,水热法制备的磷酸铋降解效果较水热-煅烧法制备的磷酸铋性能略高的结论;(2)采用溶胶凝胶法将水热后的磷酸铋与二氧化钛复合,进而煅烧制备得到TiO2/BiPO4异质结,其光催化性能较水热-煅烧法制备的磷酸铋相比有较大提升;(3)以尿素为前驱物,制备了g-C3N4掺杂含量为1.69%、3.33%、7.94%、14.71%的光催化剂|:g-C3N4/TiO2/BiPO4,降解碱性品绿实验表明:g-C3N4含量为1.69%的光催化剂性能较好;(4)以Ag2O为前驱物通过超声辅助,制备了Ag掺杂含量为0.1%、0.25%、0.49%、0.98%的光催化剂:Ag/TiO2/BiPO4,通过降解碱性品绿实验表明:Ag含量为0.25%的光催化剂性能较好;(5)采用超声辅助、溶胶凝胶法将尿素、Ag2O、酞酸丁酯和水热法制备的磷酸铋四种物质均匀混合、超声,成为钛凝胶,进而煅烧得到g-C3N4含量为1.69%、Ag含量为0.25%的光催化剂:Ag/g-C3N4/TiO2/BiPO4。(6)通过单因素试验和响应面优化实验研究了Ag/g-C3N4/TiO2/BiPO4降解碱性品绿的影响因素及工艺优化条件;通过单因素试验、正交试验探究了Ag/g-C3N4/TiO2/BiPO4降解亚甲基蓝的影响因素及工艺优化条件;(7)通过捕获实验探讨了Ag/g-C3N4/TiO2/BiPO4降解碱性品绿、亚甲基蓝的降解机理,研究表明:Ag/g-C3N4/TiO2/BiPO4光催化剂降解碱性品绿的主要活性物质为·OH,降解亚甲基蓝的主要活性物质为·OH和·O2-
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