论文部分内容阅读
随着社会的高速发展,环境污染问题和能源短缺问题接踵而至,人们迫切寻求一种既能节省能源又能够有效解决环境污染问题的方法。与传统的解决环境污染问题的技术相比,光催化技术是一种借助于自然界中丰富的太阳能来解决污染问题的绿色技术。在众多光催化剂中,Bi2WO6因其光催化效率高,稳定性好且无毒的性质引起研究者们的广泛关注。在本文中以Bi2WO6为基础,研究Bi2WO6的半导体负载改性方法对光降解酚类污染物废水的影响,讨论了改性光催化剂对于降解酚类污染物的光催化作用机制。通过构建不同类型的Z型异质结方案达到抑制光催化剂的光生电子和空穴复合的目的,提高催化剂的光催化性能。具体研究内容如下:(1)以Bi2WO6为基体,通过水热法和浸渍煅烧法合成CuO/CNT/Bi2WO6,研究CuO和Bi2WO6比例不同时对酚的光降解性能的影响,结果得出3%CuO/CNT/Bi2WO6对酚的降解效果最好。通过对材料的微观形貌,光学特性及光催化机制进行分析,结果表明掺杂CuO和CNT后Bi2WO6的光吸收范围变广。碳纳米管连接两半导体形成的夹层结构可以构成介导的Z型异质结,这种结构降低了光生电子和空穴的复合率,使Bi2WO6的光生空穴更易于发挥作用。在H2O2的协同作用下CuO/CNT/Bi2WO6降解苯酚可达到93%。(2)以Bi2WO6为基体,通过水热法和煅烧法结合制备出多孔片状ZnO/Bi2WO6,测试不同质量比的催化剂对酚类降解性能的影响,通过比较降解率得出结论质量比为(1:1)ZnO/Bi2WO6对苯酚的降解率可以达到99.3%。本文研究了催化剂的形貌,光学性质和元素之间的相互作用,可以得出结论ZnO和Bi2WO6之间通过Zn-O-W键结合形成Z型异质结结构,保留了ZnO的导带电位和Bi2WO6的价带空穴。其中ZnO/Bi2WO6大片状结构暴露了更多的活性位点并且缩短了光生空穴和电子的传输路径,使光生空穴和电子更有效的参与氧化还原反应。(3)以Bi2WO6为基体,通过两步煅烧法和水热法结合合成不同摩尔比的ZnTiO3/Bi2WO6光催化剂。通过研究其形貌及元素相互作用,可以看出ZnTiO3/Bi2WO6是由许多团簇状小片附着在四方大片上构成的结构,这种紧密结合的结构可以形成一个个小的异质结有效地分离光生载流子。通过改变加入的ZnTiO3摩尔比的不同来测试降解苯酚的最佳比例,摩尔比为(1.5:1)性。通过猝灭剂实验推理得出ZnTiO3/Bi2WO6的光催化降解机理为Z型异质结机理。本研究致力于以Bi2WO6为基底进行半导体的改性以构成Z型异质结提升其光催化氧化还原能力,并进一步揭示了光催化剂的形貌,能带结构对光催化降解酚类废水的影响,为治理环境污染和有效利用能源提供了可行性方案。