人类对于化石燃料的过度依赖以及工业废气的大量排放导致空气污染问题越来越严重。在众多的气态污染物中,已证实氮氧化物是一类能直接或间接损害人类健康的大气污染物。光催化技术由于具有操作简单、成本低、效率高等优点,在众多氮氧化物净化技术中彰显了优势。半导体Ti02是一类最早被研发的光催化剂,目前已广泛应用于能源和环境领域。但Ti02的禁带宽度大,光催化量子效率较低。近年来,拥有独特层状结构和光电性质的卤氧化铋(BiOX)光催化剂由于具有较高的光催化效率,在光诱导的能源转化、污染控制领域都受到了科研工作者的关注。目前已有利用BiOX光催化去除氮氧化物的研究报道,但BiOX在可见光作用下光催化去除低浓度氮氧化物的效率往往低于50%,仍存在较大的提升空间;同时,BiOX光催化去除氮氧化物的产物选择性较差,除了硝酸根产物,还会产生较多的NO2副产物;此外,BiOX粉末状催化剂在光催化去除氮氧化物的应用过程中存在着易被气体吹散流失等问题。本文针对目前BiOX光催化去除氮氧化物效率低、产物选择性差、粉末状催化剂易吹散流失等限制其直接应用的瓶颈问题,在增强BiOX性能方面展开了如下研究:1.本文通过一步溶剂热法合成了 Bi负载表面含氧空位的溴氧化铋(Bi-OVs-BiOBr)光催化剂,旨在扩大BiOBr可见光响应范围、提高其可见光光催化去除氮氧化物的效率和产物的选择性。密度泛函理论计算证明,Bi的负载和氧空位的存在能够在BiOBr的导价带之间引入由Bi的6p轨道主导的新能级,从而降低BiOBr的带隙宽度,提高其可见光光催化效率;同时Bi的负载和氧空位的存在还为BiOBr上的电子提供了从氧空位能级到BiOBr价带能级、从Bi负载能级到BiOBr价带能级这两条新的跃迁路径,提高了光生电子-空穴对的分离效率。可见光光催化去除氮氧化物的实验结果证实,Bi的负载和氧空位的存在可将BiOBr可见光光催化去除一氧化氮(NO)的效率从43%提高到70%,并且产物以硝酸根为主,副产物N02的生成量显著降低;EPR和NO-TPD测试结果表明,BiOBr表面的氧空位可以促进光催化产物的分离,提高产物的选择性;DRS和光电流等测试结果显示,Bi的负载能够有效增强BiOBr在可见光区的响应,提高其光生载流子的分离效率。2.本文针对BiOX粉末状催化剂在光催化去除NO的过程中容易被风吹散、难回收等问题,利用原位负载的方式,将氯氧化铋(BiOCl)光催化剂固定在玻璃纤维布表面,构建了负载型BiOCl光催化净化氮氧化物组件,超声结果证实,原位负载的方式可以将BiOCl牢固的固定在玻璃纤维布表面。光催化去除NO的实验结果显示,所制备的负载型BiOCl光催化组件可见光光催化去除NO的效率达68%,同时还能保持BiOCl良好的光催化稳定性,5次循环后其光催化去除NO效率可保持在65%;本文还优化了负载过程和负载条件;并利用空气净化器的污染物净化平台,检测了所制备的BiOCl光催化组件在空气净化应用中的效果,实验结果证实,添加了所制备的光催化组件后,空气净化器对NO的去除率从41.9%显著提升到了 72.8%。