氯氧化铋/掺钴锶铁氧体/石墨烯的制备及结构性能研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:MagicStone2005
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BiOCl是典型的紫外光敏催化剂,具有独特的层状结构,其晶体中[Bi2O2]2+层被两个[Cl2]2-层夹在中间,[Bi2O2]2+和[Cl2]2-层的垂直方向容易引起光生电子空穴对的分离,使其具备良好的光催化活性,但由于其禁带宽度较大(约为3.46eV),限制了对可见光的吸收。此外,在催化反应体系中,BiOCl的回收再利用也是一道难题。基于此,本论文先采用水热法制备出SrFe12O19磁性基体,并对其进行掺Co改性制备出磁性能更加稳定的SrFe12-xCoxO19,并与BiOCl复合制备出磁性复合光催化材料BiOCl/SrFe12-xCoxO19,最后再与rGO复合强化其光催化活性,制备出高光催化活性的BiOCl/SrFe12-xCoxO19/rGO材料。以水热法制备SrFe12O19和SrFe12-xCoxO19基体,再利用水热法制备BiOCl/SrFe12O19和BiOCl/SrFe12-xCoxO19。通过XRD,FTIR,XPS,SEM,TEM,SEAD,EDS,Uv-vis和VSM等方法对样品进行了结构表征,并以RhB为目标染料测定了其光催化活性。结果表明,制备的BiOCl样品为四方晶体结构,SrFe12O19和SrFe12-xCoxO19均为M型六角结构特征,SrFe12O19和SrFe12-xCoxO19均能促进BiOCl晶面(001)和(110)方向的增长,Co2+的掺入使得BiOCl/SrFe12-xCoxO19的比表面积和孔径均大于BiOCl/SrFe12O19,且BiOCl/SrFe12-xCoxO19中的Co元素是以Co2+和Co-O的形式存在;吸光测试显示出磁性基体与BiOCl的复合可以减小禁带宽度,磁性测试表明BiOCl/SrFe12-xCoxO19的矫顽力和Mr/Ms均较大,更加有利于回收和再利用;光催化活性结果显示出,BiOCl/SrFe12O19和BiOCl/SrFe12-xCoxO19磁性复合材料在100min对RhB的降解率分别为96.3%和98.2%,四次回收再利用对RhB的降解率分别为70.0%和61.8%。采用改性的Hummers法制备出了GO,再利用水热法制备出BiOCl/rGO、BiOCl/SrFe12O19/rGO和BiOCl/SrFe12-xCoxO19/rGO。利用XRD,FTIR,SEM,TEM,SEAD,EDS,Uv-vis和VSM等方式对最优样品进行了表征。RhB降解率表明(0.5%)BiOCl/SrFe12O19/rGO和(1%)BiOCl/SrFe12-xCoxO19/rGO在80min时对RhB的降解率分别为95.9%和94.2%,四次回收催化剂再利用时催化活性均高于80%,说明复合石墨烯后的复合磁性光催化材料的光催化活性得到了加强;磁性测试表明(1%)BiOCl/SrFe12-xCoxO19/rGO具有较高的Mr/Ms值和矫顽力(Hci),更加有利于回收利用。Co2+的掺入增强了磁性基体的各向异性和矫顽力,使磁性基体具备优良的稳定性,与催化活性物质的复合得到磁性能优良的磁性复合光催化材料。磁性复合光催化活性增强的原因有二,BiOCl与磁性基体的复合增强了BiOCl的光敏化过程,增强了对可见光的吸收利用,弥补了BiOCl对可见光吸收率低的缺陷;分布在BiOCl表面的rGO加速了电子-空穴对的分离,将电子和空穴快速的转移到磁性催化剂表面,增强了总体的光催化活性。
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