【摘 要】
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室内装修材料挥发的有机化合物对环境及健康产生了直接的侵害,光催化净化法被认为是去除环境污染物的一种节能清洁的方法,是实现对挥发性有机污染气体净化的新途径。本文利用MS模拟构建Bi2O2C2O4/g-C3N4,确定能带的匹配性,制备了Bi2O2C2O4/g-C3N4净化剂,为了进一步提升其净化效果,实验又将In2S3负载在Bi2O2C2O4/g-C3N4上,以充分发挥In2S3的吸附作用和光吸收效率
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室内装修材料挥发的有机化合物对环境及健康产生了直接的侵害,光催化净化法被认为是去除环境污染物的一种节能清洁的方法,是实现对挥发性有机污染气体净化的新途径。本文利用MS模拟构建Bi2O2C2O4/g-C3N4,确定能带的匹配性,制备了Bi2O2C2O4/g-C3N4净化剂,为了进一步提升其净化效果,实验又将In2S3负载在Bi2O2C2O4/g-C3N4上,以充分发挥In2S3的吸附作用和光吸收效率,构建吸附和催化降解协同性的Bi2O2C2O4/g-C3N4/In2S3净化剂,研究净化剂对甲苯和甲醛的净化活性,探索净化剂对甲苯、甲醛的净化机理。将性能最佳的Bi2O2C2O4/g-C3N4/In2S3净化剂加入到水性涂料中,研究净化型涂料对甲苯、甲醛的净化性能,论文的主要研究内容和结论如下:通过第一性原理及分子动力学吸附的计算,从理论模型证实了Bi2O2C2O4和g-C3N4的晶面匹配良好,Bi2O2C2O4/g-C3N4带隙值较小,光吸收边缘红移,且Bi2O2C2O4/g-C3N4更容易吸附污染物的结论。在此基础上通过溶剂热法制备了Bi2O2C2O4/g-C3N4净化剂,采用XRD、SEM、TEM、XPS、FTIR、UV-Vis等技术对净化剂的化学结构和光吸收性能进行测定,表明所制备的Bi2O2C2O4/g-C3N4净化剂与目标产物相一致。Bi2O2C2O4/g-C3N4对甲苯和甲醛具有较好的吸附性能和光催化性能,当g-C3N4与Bi2O2C2O4的质量比为1:10时,对甲苯的降解效率为55.12%;对甲醛的降解效率为88.89%。通过活性物种捕获实验和EPR,探讨Bi2O2C2O4/g-C3N4净化剂在可见光下对甲苯和甲醛的净化性能和反应机理。通过水热法制备了Bi2O2C2O4/g-C3N4/In2S3净化剂,In2S3的负载,实现了三种物质之间的紧密接触,使Bi2O2C2O4/g-C3N4/In2S3具有较大的比表面积,有利于提高对污染物的吸附性能;使其光吸收边缘明显红移,提高对可见光的吸收效率,有利于提升净化剂的氧化还原能力。Bi2O2C2O4/g-C3N4/In2S3具有优异的吸附性能和光催化性能,当Bi2O2C2O4/g-C3N4与In2S3的质量比为5:1时,在180 min对甲苯的吸附效率可达47.29%,在60 min的降解效率为63.65%;在180 min对甲醛的吸附效率可达56.98%,在60 min的降解效率达到91.45%,表明In2S3和Bi2O2C2O4/g-C3N4之间具有明显的协同作用。Bi2O2C2O4/g-C3N4/In2S3净化剂对甲苯和甲醛增强的净化机理是在可见光照射下,电子会从g-C3N4和In2S3的导带转移到Bi2O2C2O4的导带上,空穴可以从Bi2O2C2O4的价带转移到g-C3N4和In2S3的价带上,富集的光生电子可以将氧气氧化为超氧自由基,在活性物质的作用下对甲苯和甲醛进行净化。将优化条件下制备的Bi2O2C2O4/g-C3N4/In2S3（5:1）分散于混合分散剂中,加入到立邦水性涂料中制备净化型涂料,研究涂料对甲苯和甲醛的吸附性能和降解活性,净化型涂料的吸附性能更为优异,表明当净化剂添加量为20 wt.%时,在180 min内对甲苯的吸附效率可达51.76%,对甲醛的吸附效率可达到56.36%;当净化剂添加量为15 wt.%时,在12 h内对甲苯的净化效率为40.91%,对甲醛的净化效率为57.51%,在14天内对甲苯和甲醛的净化仍有一定作用,与商用净味涂料相比,含Bi2O2C2O4/g-C3N4/In2S3的净化型涂料对甲苯和甲醛的吸附降解性能均有显著提升,表明实验研究的净化剂具有良好的应用潜力,本研究为室内VOC的净化清除提供了新的方法和实验基础。
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