锅法制备Bi2S3BiOBr复合材料及可见光催化性能的研究 材料学专业VIP免费

一锅法制备Bi2S3/BiOBr复合材料及可见光催化性能的研究【摘要】:合成Bi2S3/BiOBr复合材料的前驱体包括五水合硝酸铋、硫脲、溴化钾等，通过采用模板剂曲拉通100与D-山梨醇，一锅法合成目的产物，将复合材料Bi2S3/BiOBr应用在罗丹明B降解中，采用50WLED灯作为光源。样品的表征手段包括紫外-可见漫反射光谱仪和红外光谱仪等。分别研究溴氧化铋、硫化铋和Bi2S3/BiOBr复合材料的光催化性能，通过改变Bi2S3和BiOBr的混合比例（10%、20%、33.3%、50%），寻求最优组合。通过对实验结果分析确定：复合材料的制备温度和时间分别为160℃和12h，混合比例为20%的Bi2S3/BiOBr对罗丹明B降解的催化性能最优，可以实现99.8%的降解率，同时重复实验表明复合材料对染料的三次降解率都超过93.8%。【关键词】:氯氧化铋;复合材料;罗丹明B;硫化铋1前言随着全球经济的发展，对能源的需求量也越来越高，这推动了化工行业的发展，由此也带来了严重的环境问题，危害人们的身心健康。光催化[1]作为一种新兴的污染治理技术日趋得到研究者的重视[2]，光催化作为一种新兴的治理污染的技术日趋得到研究者的重视，推动了人们对半导体光催化剂的深入研究其中研究最为广泛最为深入的光催化剂就是二氧化钛半导体材料[3]。虽然经过多年研究，但二氧化钛半导体材料的很多弊病仍然没有克服，于是科学家们开始探索新型光催化材料，新型铋系光催化材料由于其独特的性质进入研究者的视线[4]。其在处理环境污染方面具有巨大的潜在应用价值等着我们去发现。光催化技术在处理废水方面显示了独特的优势，同时在日常生活的应用也非常全面[5]，包括空气净化、塑料垃圾处理、农用薄膜处理以及厨房用具净化等。根据文献调研，研究者普遍认为半导体材料对印染行业产生的废水中的染料具有突出的降解效果[6]。同时光催化氧化技术，在处理有机污染物中得到了具体应用，可以显著减少毒性[7]；而且，光催化的应用并不局限于此，在对酸根离子、重金属离子的降解和汽车尾气的处理中都具有很好的性能[8]。因此，可以发现光催化氧化技术已经和我们的生活密不可分，在环境污染治理方面发挥了不可替代的作用。铋系半导体材料中，BiOI催化剂同时具备优良的催化性能和良好的可见光吸收性能，在降解染料和有机污染物方面具有明显的优势[9]。对此很多学者进行了深入研究，Shu系统研究了球状BiOI催化材料的光催化性能，发现该催化材料同时具备优良的催化性能和光吸收性能。同时稳定性测试实验表明该催化剂催化性能稳定[10]。chaIlg进一步证实了BiOI催化剂的染料降解方面具有广阔的应用空间，他们通过水热法得到Nitride/BiOI，呈现微球结构，考察了该催化材料对甲基橙的降解效果，证实了该催化材料优良的催化性能[11]。经过对BiOI的系统研究，学者们探索了对BiOI改性的各种方法，比如su等通过探索BiOI自掺杂的方法，发现掺杂碘离子不一样时，催化性能会相应发生改变12]。wu等研究了离子液体对BiOI催化材料制备过程和性能的影响，通过采用离子型液体的碘源，结合溶剂热法得到了空心微球结构的催化材料，系统研究了该形貌的生成机理，得出结果：引入的离子液体，不仅提供了碘离子而且还充当了模板的作用[13]。所以，与研究成熟的TiO2半导体材料相比，BiOBr催化材料具有突出的优势，其催化性能更为优异，逐渐取代TiO2半导体材料成为新的研究重心[14]。BiOBr作为一种新型的半导体材料，呈现四方氟氯铅矿结构，其最突出的特点是禁带宽度较窄，可见光吸收性能优异。BiOBr催化剂的合成方法多样，文献中进行了很多报道。陈颖等人成功合成出了具有纳米片结构的BioBr催化剂[15]、陈肖肖等人则采用微波法制备出了BiOBr的纳米片结构[16]。但是，光催化活性只有通过合理改性，性能才会得以有效提升，这推动了学者们对BiOBr半导体材料的改性，提升了光催化性能[17]，获得了显著成效。同时，研究者们通过系统研究发现：该催化材料的催化性能和其他半导体材料的复合密切相关，所以，我用一锅法[18]制备出Bi2S3/BiOBr的复合材料光催化剂，把罗丹明B作为目标降解物，充分讨论其在可见光的光照下，系统研究了混合比例对复合催化剂光催化性能的影响，探索对罗丹明B具有最优降...