硅酸铋复合光催化剂的制备及性能研究.pdf

摘要

摘要

水污染是全球环境污染的重要问题之一，已经严重威胁到人类的健康和社会的发展。

光催化技术可以利用太阳能将染料废水降解为无机小分子，并有望成为解决能源短缺和

水体污染的有效途径。硅酸铋(BiSiO)是一种新型半导体光催化剂，具有良好的介电性、

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压电性、无毒、化学性质稳定等优点。但BiSiO存在禁带宽度较宽、只能吸收紫外光、

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电子-空穴对复合速率较快等不足。因此，本论文对BiSiO进行了改性研究，具体研究

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内容及实验结果如下：

1.采用超声波辅助沉淀法制备了AgPO/BiSiO复合光催化剂。通过X-射线衍射

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(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、X

射线光电子能谱(XPS)、比表面积及孔径分析(BET)、荧光分光(PL)、紫外-可见漫反射

(UV-VisDRS)和化学需氧量(COD)等表征方法来分析样品的组成、形貌、光学性质及光

催化反应机理。XRD结果表明光催化剂是由AgPO和BiSiO两种物质组成；

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HRTEM、EDS、XPS验证了XRD结论；SEM和TEM图像表明光催化剂的形貌是颗粒

状和纳米片状构成；BET实验表明合适的比表面积有利于提高光催化剂的性能；PL光

谱说明光催化剂性能提高的原因可能是光生电子-空穴对的有效分离；COD测试结果说

明大约有73.92%的染料分子被降解为无机物小分子；UV-VisDRS分析表明与BiSiO

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光催化材料相比，复合光催化剂的吸收边发生了红移，AgPO和BiSiO的复合扩大了

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样品的可见光吸收范围。

2.以五水合硝酸铋(Bi(NO)·5HO)、九水合硅酸钠(NaSiO·9HO)、磷酸氢二钠

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(NaHPO)和硝酸银(AgNO)为实验原料采用超声波辅助沉淀法合成了

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Ag/AgPO/BiSiO光催化剂。通过改变污染物种类、罗丹明B(RhB)浓度、照射光源等

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条件来评价光催化剂的光催化活性。结果表明：在70W-金卤灯照射60min，光催化剂

可以完全降解10mg/L亚甲基蓝(MB)，降解率为100%；光照60min后，对10mg/L

RhB和10mg/L甲基橙(MO)的降解率分别为95.07%和57.06%。太阳光照射60min时，

对10mg/LRhB的降解效率为96.18%。

3.以Bi(NO)·5HO和NaSiO·9HO为原料合成了BiSiO材料，以BiSiO为基

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底采用超声