Bi2MoO6的合成、掺杂、表征及可见光催化性能研究

论文摘要

光催化技术是一种新兴的水处理技术,具有工艺简单、高效节能、成本较低、无二次污染等优点。本文通过固相烧结法和水热法合成了具有可见光响应的正交晶系y-Bi2MoO6光催化剂,并首次利用钇、钐和镱三种元素来掺杂合成Bi2MoO6复合催化剂。通过x射线衍射（XRD）等方法对其进行形貌表征和结构分析,结果表明：采用两种方法合成的催化剂均为正交晶系,空间群为Pca21 （29）。水热法制备的样品更纯净,结晶度更好。水热合成的Bi2MoO6和掺杂2.0mol%Y、2.0mol%Sm、2.0mol% Yb的Bi2MoO6复合催化剂样品的禁带宽度分别为 2.53 eV、2.53 eV、2.55 eV和2.55ev,均具有可见光响应。样品成功掺杂了γ、Sm和Yb三种元素,且比例与设计时的化学计量比相符。水热法合成的样品缺陷更少,掺杂样品的缺陷更少。本文通过可见光催化降解罗丹明B和核固红两种模拟染料废水,考察了催化剂投加量、可见光强度、染料溶液pH值、无机盐以及H2O2对Bi2MoO6及利用钇、钐和镱三种元素来掺杂合成的Bi2MoO6复合催化剂光催化活性的影响,研究了不同制备方法、不同水热条件、不同掺杂元素对Bi2MoO6光催化活性的影响；通过催化剂回收利用实验研究了其结构稳定性和催化性能稳定性。结果表明：Bi2MoO6及利用钇、钐和镱三种元素来掺杂合成的Bi2Mo06复合催化剂光催化活性与催化剂投加量、可见光强度、过氧化氢含量成正比关系；最佳投加量为4 g/L,最佳pH值为7,最佳H202含量为0.2 mol/L; NaCl促进Bi2MoO6的可见光光催化活性,Na2CO3和Na2SO4则起抑制作用。水热法合成的样品的光催化活性优于固相烧结法合成的催化剂样品,最佳水热条件为水热温度等于180℃、水热时间为24 h、水热pH值为7。掺γ的效果最好,Y、Sm、Yb的最佳掺杂量分别为2mol%、 2mol%和lmo1%。以掺杂2.0mol%Y的Bi2MoO6为催化剂,经过1 h吸附和5 h可见光照射,罗丹明B的去除率为56.6%,以掺氮二氧化钛为催化剂,经过1 h吸附和5 h可见光照射,罗丹明B的去除率为47.6%。Bi2MoO6催化剂重复利用了4次,光催化降解罗丹明B的去除率分别为32.8%、31.7%、31.1%和27.9%,光催化降解核固红的去除率分别为89.8%、87.6%、87.1%和84.3%,结果说明Bi2MoO6的结构性能和催化性能稳定,可重复回收利用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩写表
• 第一章 绪论
• 1.1 染料废水的处理方法
• 1.1.1 物理法
• 1.1.2 生物法
• 1.1.3 化学法
• 1.2 光催化技术简介
• 1.2.1 光催化的研究背景
• 1.2.2 光催化的基本原理
• 1.2.3 光催化活性的影响因素
• 1.2.4 光催化剂研究进展
• 1.3 可见光响应催化剂的研究
• 2修饰改性研究'>1.3.1 TiO₂修饰改性研究
• 1.3.2 含铋二元金属氧化物光催化剂
• 1.3.3 其他新型可见光响应催化剂
• 1.4 选题依据及研究内容
• 1.4.1 选题依据
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 实验药品和仪器
• 2.1 实验药品
• 2.2 实验仪器
• 2.2.1 材料制备使用的主要仪器
• 2.2.2 材料表征使用的主要仪器
• 2.2.3 材料光催化性能测试使用的主要仪器
• 2MoO₆的制备、掺杂和表征'>第三章 Bi₂MoO₆的制备、掺杂和表征
• 3.1 材料制备方法
• 3.1.1 固相反应法
• 3.1.2 沉淀法
• 3.1.3 水热法
• 3.1.4 模板法
• 3.1.5 溶剂热法
• 3.1.6 低温熔盐法
• 3.2 材料制备
• 2MoO₆'>3.2.1 固相烧结法合成Bi₂MoO₆
• 2MoO₆'>3.2.2 水热法制备Bi₂MoO₆
• 2MoO₆掺杂'>3.2.3 Bi₂MoO₆掺杂
• 3.2.4 掺氮二氧化钛的制备
• 3.3 材料表征方法
• 3.3.1 X射线衍射分析（XRD）
• 3.3.2 紫外-可见漫反射光谱（DRS）
• 3.3.3 扫描电子显微镜（SEM）
• 3.3.4 X射线能谱（EDS）
• 3.3.5 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）
• 3.3.6 光致发光光谱（PL）
• 3.4 材料表征结果及其分析
• 3.4.1 XRD表征结果及其分析
• 3.4.2 紫外-可见漫反射光谱（DRS）
• 3.4.3 扫描电子显微镜（SEM）
• 3.4.4 X射线能谱（EDS）
• 3.4.5 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）
• 3.4.6 光致发光光谱（PL）
• 3.5 本章小结
• 2MoO₆的可见光催化性能研究'>第四章 Bi₂MoO₆的可见光催化性能研究
• 4.1 染料的选择及其评价方法
• 4.1.1 罗丹明B与核固红简介
• 4.1.2 RhB和NFR的评价方法
• 4.2 光催化性能测试体系及评价方法
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 实验方法
• 2MoO₆的可见光催化活性影响'>4.3 不同实验条件对Bi₂MoO₆的可见光催化活性影响
• 4.3.1 黑暗吸附实验与染料光解实验
• 4.3.2 催化剂投加量对光催化活性的影响
• 4.3.3 光源对光催化活性的影响
• 4.3.4 pH值对光催化活性的影响
• 4.3.5 无机盐对光催化剂活性的影响
• 2O₂对光催化活性的影响'>4.3.6 H₂O₂对光催化活性的影响
• 2MoO₆的可见光催化活性影响'>4.4 不同合成条件对Bi₂MoO₆的可见光催化活性影响
• 2MoO₆的可见光催化活性研究'>4.4.1 不同固相烧结温度制备的Bi₂MoO₆的可见光催化活性研究
• 2MoO₆的可见光催化活性研究'>4.4.2 不同水热条件制备的Bi₂MoO₆的可见光催化活性研究
• 2MoO₆的可见光催化性能影响'>4.5 不同掺杂元素对Bi₂MoO₆的可见光催化性能影响
• 2MoO₆的可见光催化活性研究'>4.5.1 不同掺杂量制备的Bi₂MoO₆的可见光催化活性研究
• 2MoO₆6的可见光催化性能影响'>4.5.2 不同掺杂元素对Bi₂MoO₆6的可见光催化性能影响
• 2MoO₆催化剂同N-TiO₂的可见光催化性能比较'>4.5.3 掺杂Y的Bi₂MoO₆催化剂同N-TiO₂的可见光催化性能比较
• 2MoO₆的可回收性能研究'>4.6 Bi₂MoO₆的可回收性能研究
• 4.7 本章小结
• 第五章 研究总结与展望
• 5.1 研究总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要科研成果
• 致谢