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近年来,四环素作为抗生素一类被广泛使用于医药中,然而四环素在水中不容易自解因而会导致水体二次污染,甚至会导致人体抗药性及抵抗力下降。传统的处理方法,消耗大,且效果不好。近年来使用半导体催化剂实现光电转化得到广泛关注,是由于它是解决能源问题和环境问题最有前景的方法。可见光响应的Bi系半导体光催化剂(如BiYO3,Bi2Sn2O7)具有独特的晶体结构,电子结构和耐光辐射性能的优点成为研究的热点。但是单一铋系半导体光催化剂光生电子空穴分离不彻底,复合率高,可见光利用率低。 本文围绕促进光生电子空穴的分离率来提高铋系半导体的催化活性,通对对BiYO3,Bi2Sn2O7进行掺杂,形貌调控,复合改性,制备了BiYO3纳米棒,g-C3N4/BiYO3和钇掺杂Bi2Sn2O7(Y-Bi2Sn2O7)。通过各种表征探讨了其晶型结构,形貌结构,价导带位置等,并以四环素的光催化降解速率作对比,评定g-C3N4/BiYO3,BiYO3纳米棒,Y-Bi2Sn2O7的光催化活性。研究内容如下: 1.钇酸铋纳米棒的制备及其光催化性能研究 首次由水热辅助二次煅烧合成出钇酸铋纳米棒。所制备的钇酸铋是一种棒状结构尺寸为200 nm并且拥有2.36 eV的禁带宽度。对比所制备的钇酸铋,和二氧化钛可见光降解四环素的实验,钇酸铋在可见光照射3小时后,降解率达到68%。通过捕获剂实验表明,在光照下钇酸铋表面产生的羟基自由基做主导作用。 2.水热合成三维介孔菱形氧化铟纳米花及其可见光降解四环素的研究 本章的重点是煅烧辅助水热法合成3D介孔菱形氧化铟纳米花。研究了水热反应时间,不同比例的添加物以及不同煅烧温度对其结构的影响。通过控制煅烧温度得到不同晶型的氧化铟(立方型氧化铟和菱形氧化铟),低温可得到介孔花状的菱形氧化铟。对比两种不同的氧化铟可见光下降解四环素,菱形氧化铟的降解率是比立方型氧化铟高,达到68%。通过捕获剂实验表明空穴占主导。 3.钇掺杂锡酸铋光催化的制备以及光催化性能研究 由水热法合成出的钇掺杂锡酸铋纳米粒子光催化剂,它的尺寸在50 nm以内。掺杂不同量的钇离子,对禁带宽度和光催化活性产生很大影响。检测不同浓度的硝酸钇掺杂锡酸铋在可见光下降解四环素效率,结果表明钇掺杂后的锡酸铋比纯锡酸铋展现了较高的光催化性能,5%钇掺杂锡酸铋是所有样品中性能最好的。此外,通过荧光光谱(PL)表明了钇掺杂锡酸铋后,其电子空穴复合率降低。而活性基团捕获剂实验表明了,超氧自由基占主导。 4.高可见光响应的光降解四环素性能的g-C3N4/BiYO3异质结光催化剂的制备 本章是通过混合煅烧方法成功制备出新型类石墨g-C3N4和钇酸铋异质结复合物。g-C3N4/BiYO3异质结复合物光催化活性通过可见光降解四环素评定。对比纯g-C3N4,纯BiYO3和g-C3N4/BiYO3异质结复合物展现了优异的光催化活性。30%g-C3N4/BiYO3异质结复合物光催化剂的光催化降解四环素能力最高和循环稳定型好。g-C3N4/BiYO3复合异质结的光催化性能提高是因为有效的分离了光生电子空穴对。用ESR(顺磁共振)和PL实验结果辅助提出它的机理。在光反应过程中·O2ˉ和·OH起到很大作用。新型g-C3N4/BiYO3异质结光催化剂可用于环境治理。