论文部分内容阅读
随着社会的发展,能源和环境成为人类面临的两大问题。光催化技术高效、无二次污染,从而引起了广泛的关注,对可见光响应的光催化剂也成为研究的热点。典型的碱性染料RhB可使水体色度升高,造成视觉上污染,且具有致癌性,对水环境和人体都会造成严重的危害。本文以研究新型可见光光催化剂Ag/AgCl/ZnBi2O4的光催化性能及机理为目的,制备、表征了催化剂Ag/AgCl/ZnBi204,并以RhB为降解底物进行光催化实验及机理实验。本文主要的研究内容及结论如下:首先,采用水热法制备出新型光催化剂Ag/AgCl/ZnBi2O4,通过SEM、EDX、XRD、UV-Vis和XPS表征方法对Ag/AgCl/ZnBi2O4进行表征。SEM表征结果表明立方体状的Ag/AgCl成功的负载在花叶状的ZnBi204表面;XRD图谱表明Ag/AgCl/ZnBi2O4晶体形态好,结晶度较高;UV-Vis结果显示Ag/AgCI/ZnBi204对可见光有吸收,且与ZnBi204相比,其吸收范围变宽,禁带宽度变窄;EDX和XPS表征结果显示催化剂中含有Zn、O、Bi、Cl和Ag元素,说明合成的光催化剂较纯正,且XPS结果表明其中O元素主要以O2-形式存在,Zn元素主要以Zn2+形式存在,Cl、Bi元素主要的化学价态分别为为-1和+4,Ag元素有Ag单质和Ag+两种存在形式。其次,在可见光照射条件下,当RhB浓度为2mg/L时,Ag/AgCl/ZnBi2O4最佳投加量为0.07g,RhB的降解率达到89%;Ag/AgCl/ZnBi2O4光催化的最佳反应条件是 RhB 浓度为 1mg/L,pH 值为 3,Ag/AgCl/ZnBi2O4 投加量为 0.07g。ZnBi2O4最佳反应条件为RhB初始浓度为2mg/L,投加量为0.07g。ZnBi2O4、Ag/ZnBi2O4和Ag/AgCl/ZnBi2O4降解RhB反应过程符合伪一级动力学模型,反应速率分别为0.0141、0.0117 和 0.0120min-1。且光催化剂 Ag/AgCl/ZnBi204 稳定性良好。最后,自由基捕获实验结果说明,·O2-是Ag/AgCl/ZnBi2O4光催化反应中主要的活性物质,在反应中起关键性作用。本文根据自由基捕获实验、电化学实验结果及Ag/AgCl/ZnBi2O4自身能带结构,提出了 Ag/AgCl/ZnBi2O4Z型光催化反应机理。