凹土模板合成的花瓣状bi2wo6氮化碳可见光催化降解rhb(附件)
本次实验为了提高类石墨相氮化碳（g-C3N4）的可见光催化活性，对g-C3N4进行改性研究，以凹土（ATP）为模板并将钨酸铋（Bi2WO6）通过高温高压的方式将Bi2WO6负载在g-C3N4上，制成ATP/Bi2WO6/g-C3N4成品。借助X-射线衍射分线（XRD）、红外、扫描电镜分析（SEM）、荧光光致发光光谱分析(PL)、漫反射光谱光谱(UV-vis DRS)等方法对其微观结构及理化性质进行表征。再以罗丹明B(RHB)为目标污染物进行可见光催化降解，同时考察时间值、pH、温度对降解过程的影响。结果表明ATP/Bi2WO6/g-C3N4的降解RHB的效率有了明显的提高达到96%左右，光生电子分离效率得到了提高，紫外可见光的吸收范围也扩大到700 nm左右。关键词 凹凸棒土，类石墨氮化碳，钨酸铋，罗丹明B，可见光催化
目录
1 绪论 1
2实验部分 3
2.1 实验仪器 3
2.2实验药品 4
2.3 实验方法 4
2.3.1材料的制备 4
2.3.2表征方法 6
2.3.3光催化活性实验 6
3结果与讨论 8
3.1材料的表征 8
3.1.1SEM分析 8
3.1.2 XRD分析 9
3.1.3 FTIR分析 10
3.1.4 UVVis DRS分析.........................................................................................................11
3.1.5 PL光谱. ..................................................................................................................... 12
3.2光催化降解.................................................................................................. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
...................13
3.2.1不同负载比例与纯gC3N4的光催化降解效率比较 13
3.2.2 pH值对光催化降解效率的影响 14
3.2.3 温度对光催化降解效率的影响 15
3.2.4循环实验 16
3.2.5动力学分析 17
4 三废处理 17
结论与展望 18
致 谢 20
参考文献 21
绪论
1.1罗丹明B的危害
罗丹明B(RHB)，又称玫瑰红B，呈酸性[1]。最大吸收波长为552 nm，最大荧光波长为610 nm[2]。RHB是一种染料，它在溶液中会造成水体透光率降低，阻碍光合作用，抑制水生动植物的生长，并被认为可能是致癌物[3]。人体在接触、误食RHB后会引起慢性和急性的中毒现象，因此RHB也被禁止在食品中添加[4]。但是传统的 RHB处理方法普遍存在处理效果不佳、能耗大、成本高等缺点[5]，而氮化碳因简单易制备、成本低、处理效果好等原因被加以研究。
1.2类石墨氮化碳
类石墨相氮化碳（gC3N4）是一种可见光催化剂，由地球上含量最多的C、N元素组成[6,7]。其在可见光下有很好的水解制氢和分解有机污染物的能力，gC3N4禁带宽度2.7 eV[8]，相应的光吸收波长是460 nm。gC3N4不但价格便宜、环保，而且可由多种价廉的原料制得，如氰胺、双氰胺、三聚氰胺、尿素，这些特点使得gC3N4是光催化材料领域研究的热点[9]。但是gC3N4存在体相材料的比表面积小、光生载流子复合率高、量子效率低和禁带宽度较大等问题，因此，需对其进行表面改性以提高其可见光催化活性。常见的提高光催化活性的方法有金属或非金属离子的掺杂、金属修饰等然而单一材料的性质具有一定的局限性[10]，仅靠改变gC3N4等催化剂的尺寸、状态或结构来调节材料的性能已经不能满足于实际应用的需求。异质结构复合能使材料能够综合不同组分的本征性质，弥补各自的不足且异质结构材料之间存在大量的微观接触界面[11]，其丰富的界面特性能够使得材料获得更为多元化的特性研究证明异质结构能够有效促进光生电子空穴对的分离效率[12]，从而提高材料的光催化活性[13]。
1.3铋系光催化剂以及Bi2WO6
Bi的6s轨道能和O的2p轨道杂化能够减小价带的宽度以及提高价带位置，使得更容易进入激发状态进行可见光催化降解。Bi2WO6是一种多层Aurivillius结构的复合氧化物[14]。通过Bi2WO6能带结构理论计算，Bi2WO6的这种杂化方式能够更好的减小荧光强度，增强光吸收强度和提高光生电子空穴对分离效率，从而能够更好的提高Bi2WO6的光催化活性[14]。目前水热法为比较简易的制备方法，可以通过控制不同的水热温度制备出不同形状的Bi2WO6，具体形状有颗粒状、三维花状、片层漩涡状等多种形态[15]。经过去的实验表明Bi2WO6通过它的片状结构以及纳米片堆积能够有效的进行可见光降解。
1.4凹凸棒土的用处
然而，催化剂在实际应用中存在分离难、回收难、难以有效吸附污染物的问题制约了光催化技术的工业化应用。近年来研究人员利用载体性能优异的纳米黏土来固载半导体催化剂，制备出负载型复合催化剂，以期解决上述问题，降低催化剂的成本[16]。Li[17]等利用膨润土负载gC3N4，所得复合光催化剂的光电流值是gC3N4的8倍，对亚甲基蓝的光反应动力学常数是gC3N4的2.5倍。邹静[18]以剥离型膨润土纳米片为载体，将gC3N4负载于其上，制备EB/gC3N4负载型光催化剂，表征分析表明与纯的gC3N4相比，EB/gC3N4负载型光催化剂比表面积增大、可见光吸收能力增强。可见光催化降解RHB的实验表明，三种含有不同量Bentonite的EB/gC3N4在足够光照时间之后均表现出比纯gC3N4的光催化效率，其中每50 g尿素添加0.3g Bentonite制备出的EB/gC3N4表现出最好的光催化活性，其对RHB的光降解率能达99％，远超纯gC3N4的78％。可见通过材料负载可以提高光催化活性，然而负载材料的负载能力是提高催化活性的重要因素，而负载能力通常是吸附能力的体现。ATP是一种具有很高经济价值的黏土矿物，具有独特的层链状晶体结构，晶粒呈十分细小的棒状形态，具有良好的热稳定性、离子交换能力和孔道结构[19]。ATP具有较大的比表面积[20]，可以负载不同的金属或氧化物形成复合材料。其本身的特点可以很好弥补Bi2WO6/gC3N4异质复合结构吸附能力的不足，增大gC3N4的比表面积从而增强gC3N4的光催化性能。
目录
1 绪论 1
2实验部分 3
2.1 实验仪器 3
2.2实验药品 4
2.3 实验方法 4
2.3.1材料的制备 4
2.3.2表征方法 6
2.3.3光催化活性实验 6
3结果与讨论 8
3.1材料的表征 8
3.1.1SEM分析 8
3.1.2 XRD分析 9
3.1.3 FTIR分析 10
3.1.4 UVVis DRS分析.........................................................................................................11
3.1.5 PL光谱. ..................................................................................................................... 12
3.2光催化降解.................................................................................................. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
...................13
3.2.1不同负载比例与纯gC3N4的光催化降解效率比较 13
3.2.2 pH值对光催化降解效率的影响 14
3.2.3 温度对光催化降解效率的影响 15
3.2.4循环实验 16
3.2.5动力学分析 17
4 三废处理 17
结论与展望 18
致 谢 20
参考文献 21
绪论
1.1罗丹明B的危害
罗丹明B(RHB)，又称玫瑰红B，呈酸性[1]。最大吸收波长为552 nm，最大荧光波长为610 nm[2]。RHB是一种染料，它在溶液中会造成水体透光率降低，阻碍光合作用，抑制水生动植物的生长，并被认为可能是致癌物[3]。人体在接触、误食RHB后会引起慢性和急性的中毒现象，因此RHB也被禁止在食品中添加[4]。但是传统的 RHB处理方法普遍存在处理效果不佳、能耗大、成本高等缺点[5]，而氮化碳因简单易制备、成本低、处理效果好等原因被加以研究。
1.2类石墨氮化碳
类石墨相氮化碳（gC3N4）是一种可见光催化剂，由地球上含量最多的C、N元素组成[6,7]。其在可见光下有很好的水解制氢和分解有机污染物的能力，gC3N4禁带宽度2.7 eV[8]，相应的光吸收波长是460 nm。gC3N4不但价格便宜、环保，而且可由多种价廉的原料制得，如氰胺、双氰胺、三聚氰胺、尿素，这些特点使得gC3N4是光催化材料领域研究的热点[9]。但是gC3N4存在体相材料的比表面积小、光生载流子复合率高、量子效率低和禁带宽度较大等问题，因此，需对其进行表面改性以提高其可见光催化活性。常见的提高光催化活性的方法有金属或非金属离子的掺杂、金属修饰等然而单一材料的性质具有一定的局限性[10]，仅靠改变gC3N4等催化剂的尺寸、状态或结构来调节材料的性能已经不能满足于实际应用的需求。异质结构复合能使材料能够综合不同组分的本征性质，弥补各自的不足且异质结构材料之间存在大量的微观接触界面[11]，其丰富的界面特性能够使得材料获得更为多元化的特性研究证明异质结构能够有效促进光生电子空穴对的分离效率[12]，从而提高材料的光催化活性[13]。
1.3铋系光催化剂以及Bi2WO6
Bi的6s轨道能和O的2p轨道杂化能够减小价带的宽度以及提高价带位置，使得更容易进入激发状态进行可见光催化降解。Bi2WO6是一种多层Aurivillius结构的复合氧化物[14]。通过Bi2WO6能带结构理论计算，Bi2WO6的这种杂化方式能够更好的减小荧光强度，增强光吸收强度和提高光生电子空穴对分离效率，从而能够更好的提高Bi2WO6的光催化活性[14]。目前水热法为比较简易的制备方法，可以通过控制不同的水热温度制备出不同形状的Bi2WO6，具体形状有颗粒状、三维花状、片层漩涡状等多种形态[15]。经过去的实验表明Bi2WO6通过它的片状结构以及纳米片堆积能够有效的进行可见光降解。
1.4凹凸棒土的用处
然而，催化剂在实际应用中存在分离难、回收难、难以有效吸附污染物的问题制约了光催化技术的工业化应用。近年来研究人员利用载体性能优异的纳米黏土来固载半导体催化剂，制备出负载型复合催化剂，以期解决上述问题，降低催化剂的成本[16]。Li[17]等利用膨润土负载gC3N4，所得复合光催化剂的光电流值是gC3N4的8倍，对亚甲基蓝的光反应动力学常数是gC3N4的2.5倍。邹静[18]以剥离型膨润土纳米片为载体，将gC3N4负载于其上，制备EB/gC3N4负载型光催化剂，表征分析表明与纯的gC3N4相比，EB/gC3N4负载型光催化剂比表面积增大、可见光吸收能力增强。可见光催化降解RHB的实验表明，三种含有不同量Bentonite的EB/gC3N4在足够光照时间之后均表现出比纯gC3N4的光催化效率，其中每50 g尿素添加0.3g Bentonite制备出的EB/gC3N4表现出最好的光催化活性，其对RHB的光降解率能达99％，远超纯gC3N4的78％。可见通过材料负载可以提高光催化活性，然而负载材料的负载能力是提高催化活性的重要因素，而负载能力通常是吸附能力的体现。ATP是一种具有很高经济价值的黏土矿物，具有独特的层链状晶体结构，晶粒呈十分细小的棒状形态，具有良好的热稳定性、离子交换能力和孔道结构[19]。ATP具有较大的比表面积[20]，可以负载不同的金属或氧化物形成复合材料。其本身的特点可以很好弥补Bi2WO6/gC3N4异质复合结构吸附能力的不足，增大gC3N4的比表面积从而增强gC3N4的光催化性能。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/hxyhj/175.html
