基于BiOX吸附与光催化协同削减废水毒性的研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yy20092
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清洁和无污染的水是包括人类在内的所有生物的基本要求之一。由于全球工业化和人口增长,工业,家庭和农业废物的排放污染了天然水,这导致它的可用性成为了当今人们面临的主要难题。因此,从废水中去除污染物和病原体非常重要。而开发可持续且价格低廉的技术始终是水处理过程中的挑战。最近使用氧化物半导体基于“光催化”的环境修复手段引起了人们极大的关注。本文先运用阴离子掺杂技术将多种卤簇元素分别掺杂到单一的卤氧化铋中,得到了一批在微观形貌、比表面积、可见光响应、带隙大小、导电能力等方面具有独特性能的固溶体光催化材料。然后利用石墨烯对卤氧化铋进行改性得到了具有强光催化氧化能力的纳米复合材料。其具体研究的内容如下:(1)以溶剂热法制备了二元卤氧化铋BiOClxBr1-x固溶体纳米光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)、BET比表面积、细胞毒理学实验等对材料进行表征和测试。得到的光催化材料在60min内对Cr(Ⅵ)的去除率高达97.7%,同时在35min内几乎可以完全降解盐酸四环素。这说明制备的光催化材料不仅有良好的还原能力,而且还有优秀的光催化氧化能力。并通过细菌毒理性实验证明在光催化还原后污染物的毒性大大降低。(2)运用一步溶剂热法合成得到了BiOClxI1-x和BiOBrx I1-x固溶体光催化材料。材料的形貌、结构、光学性质等分别利用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis DRS、PL、BET、莫特肖特基实验进行表征和测试。制备的BiOClxI1-x和BiOBrxI1-x固溶体材料在可见光范围具有很强的吸收能力,并具有很大的比表面积,对Cr(Ⅵ)不仅有很好的吸附能力,而且对Cr(Ⅵ)的去除也具有卓越的还原能力。这种吸附和光催化还原协同去除Cr(Ⅵ)的作用策略可以很好的处理Cr(Ⅵ)的污染问题。这为处理重金属污染问题提供了参考意见。(3)利用温和的水热法合成出了白色BiOCl,并利用氧化石墨烯的掺杂得到了不同比例的rGO/BiOCl纳米复合材料。由于石墨烯与BiOCl之间的作用,导致了BiOCl由(001)晶面生成向(010)晶面转变,因而BiOCl的生长状况受到了影响,导致了微球状的rGO/BiOCl纳米复合材料的形成。这种复合材料,不仅对可见光具有良好的吸收能力,而且还具有良好的导电能力和强的电子空穴迁移能力。这种材料在2小时内光催化氧化头孢曲松钠的降解效率高达92%。
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