鉍系Z型復合光催化劑制備及其凈化甲苯性能研究.pdf

1、揮發性有機化合物(VOCs)是室內空氣的主要污染物之一，光催化氧化技術因操作簡單、反應溫和等特點在室內空氣凈化領域得到了廣泛的關注。鉍系光催化劑作為一種重要的可見光催化材料，成為了光催化領域的研究熱點。但單一的鉍系光催化劑光生載流子易復合，降低光催化活性，嚴重制約了其在空氣凈化、有機污染物降解等環境治理方面的應用。針對這一問題，本論文擬選用窄禁帶光催化劑(BiVO4、 Bi2O3和g-C3N4)，通過制備可見光化Z型復合光催化劑，抑制光

2、生電子和空穴的復合，進而提高光催化凈化VOCs性能。采用一系列表征手段對復合光催化劑的物相、光學和電化學性能等進行分析。本論文的主要研究工作如下：
　　以還原氧化石墨烯(RGO)為電子傳遞物，以具備可見光響應的BiVO4和Bi2O3為基礎光催化劑，利用溫和綠色的光還原法和共蒸發法制備出具有Z體系的BiVO4/RGO/Bi2O3復合光催化劑。該復合光催化劑具有更高的光催化凈化甲苯能力，7h的甲苯礦化率高達95.6％，CO2產率（k2

3、）分別是Bi2O3、BiVO4和BiVO4/Bi2O3的6.7、2.1和1.5倍。這主要歸因于RGO的特性:(i)具有較強的可見光吸收能力，拓寬可見光吸收范圍;(ii)具有相對較大的比表面積，提供更多的吸附和活性位點;(iii)具有良好的導電性，加速光生電子和空穴的分離，提高光催化活性。
　　采用一步煅燒法制備了不同質量比的BiVO4/g-C3N4 Z型復合光催化劑。當BiVO4的含量為3 wt％時，BiVO4/g-C3N4復合光

4、催化劑的光催化活性最高，具有最強的光催化凈化甲苯性能，其甲苯降解率分別是BiVO4和g-C3N4的5.9和3.6倍，其CO2產率(k)分別是BiVO4和g-C3N4的6.4和3.2倍。BiVO4/g-C3N4光催化性能的顯著提高主要歸因于三個方面:(i)相對較大的比表面積和孔體積不僅提高了該復合光催化劑的吸附能力，也增加了光催化反應的活性位點;(ii)吸收邊的紅移促進復合光催化劑對可見光的吸收;(iii)Z體系的構建，促進光生電子和空穴