【摘 要】
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随着工业的飞速发展,日益严重的环境污染问题已成为制约人类社会与经济进一步健康发展的关键问题,其中水环境污染尤为突出。光催化技术因其低成本、无二次污染、高效稳定等优点被认为是最具发展前景的污水处理方法之一。近年来,铌酸盐半导体材料由于其独特的电子结构、良好的光化学稳定性受到广泛关注。本文围绕新型铌酸盐复合光催化材料的制备与合成,通过拓宽材料的光响应范围、促进载流子迁移效率、提高材料的光化学稳定性等方
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随着工业的飞速发展,日益严重的环境污染问题已成为制约人类社会与经济进一步健康发展的关键问题,其中水环境污染尤为突出。光催化技术因其低成本、无二次污染、高效稳定等优点被认为是最具发展前景的污水处理方法之一。近年来,铌酸盐半导体材料由于其独特的电子结构、良好的光化学稳定性受到广泛关注。本文围绕新型铌酸盐复合光催化材料的制备与合成,通过拓宽材料的光响应范围、促进载流子迁移效率、提高材料的光化学稳定性等方式进一步提升铌酸盐复合材料的光催化性能,并对复合材料在光催化过程中的电荷转移机制和污染物降解机理进行研究,主要研究内容如下:（1）通过简单的原位生长法合成了SnNb2O6/MgIn2S4（SNO/MIS）异质结光催化材料。在可见光下降解盐酸四环素（Tetracycline,TC）和还原六价铬（Cr（VI））的实验中,最佳样品SNO/MIS-2降解TC的表观速率常数是SNO的30.3倍,MIS的3.4倍;还原Cr（VI）的表观速率常数是SNO的498.6倍,MIS的2.5倍。循环实验证明了异质结的构筑能够有效地抑制MIS的光腐蚀作用从而提升材料循环使用的稳定性。（2）通过简单的水热法制备了直接Z-型Bi3NbO7/BiOCl（BNO/BiOCl）复合光催化材料。在可见光照射条件下,复合材料展示出优秀的降解环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）和还原六价铬（Cr（VI））的光催化性能。最佳样品BNO/BiOCl-2光催化降解CIP的表观速率常数是BNO的3.8倍,BiOCl的5.7倍;光催化还原Cr（VI）的表观速率常数是BNO的33.2倍,BiOCl的17.6倍。活性的提升归因于BNO与BiOCl之间形成的Z-型异质结有效促进了载流子的分离,抑制了电子-空穴对的复合。（3）通过简单的水热法与原位沉积法制备了Bi3NbO7/AgI（BNO/AgI）异质结光催化剂。复合材料在可见光的照射下降解环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）的表观速率常数是纯BNO的9.2倍、纯AgI的23.3倍。通过一系列实验与表征的结果证明在光催化反应初始阶段Ag+被部分还原为Ag~0,Ag单质可以充当Z-型异质结的电荷转移通道,从而实现BNO/AgI II型异质结向BNO/Ag/AgI Z-型异质结的转变,并通过SPR效应进一步拓展材料对可见光的吸收。此外,BNO/AgI复合材料在4次光催化循环实验中表现出优秀的抗光腐蚀特性与循环稳定性。
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