论文部分内容阅读
随着科技的不断进步与发展,我们生活的环境也逐渐受到破坏,其中水体污染日益严重,时刻威胁着人类及其他生物的健康。光催化和吸附技术作为目前公认的对处理水中污染物最为快速有效的方法,已经引起了广泛的关注和探索。因而,本文从光催化和吸附两方面入手,试图建立一种协同机制,使光催化和吸附共同发生作用来取得更好的污染物去除效果。钒酸铋,作为具有较好光催化性能的半导体材料,其合适的带隙和导带价带位置为其提供了广阔的应用前景。但是由于其吸附性较差,不利于催化剂与污染物之间的充分接触,以及光生电子空穴对迁移率较低等因素,使钒酸铋进一步推广利用受到了限制。另一方面,碳基材料因一般具有较大的比表面积和多孔结构,而在吸附污染物方面具有广泛的应用,但单一的吸附作用使其去除污染物的效果也受到了一定的限制。在本文中,我们以此两种材料建立了一种光催化和吸附的协同机制,制备并找出了最佳样品BVO-0.18C,其同时表现出最优的光催化性能和吸附效果。其具体内容如下:一、以水热法制备出了具有分散性较好、形貌较为均一的碳球,之后通过二次水热法制备出了复合物BiVO4/C。此种方法制备过程简易,且廉价易得。利用SEM、XRD、Raman、FT-IR、DRS、XPS、EIS、BET等表征手段对制得的样品进行了一系列表征。之后,对BVO/C复合物的吸附性能进行了研究,找出具有最优吸附性能的样品BVO-0.18C,并与碳球对比。同时,对二者进行吸附动力学和吸附等温线的对比研究。在吸附动力学实验中,我们进行了准一级和准二级动力学模型拟合。经过拟合计算,我们发现准二级动力学模型更适合用来描述样品的吸附性能。且在吸附MB时,样品BVO-0.18C呈现出了优于碳球的吸附性能。在吸附等温线实验中,我们分别进行了 Langmuir和Freundlich等温线模型拟合。经过计算,我们发现Langmuir模型更符合等温线实验数据,且KL数值在0-1之间,说明样品有利于对MB的吸附。从样品BVO-0.18C和碳球的最大吸附量来看,BVO-0.18C具有稍高于碳球的最大吸附量。这说明了样品BVO-0.18C具有不差于碳球的吸附性能。二、在光催化降解性能的测试中,以亚甲基蓝和罗丹明b作为目标污染物来检测各复合物样品的光催化降解性能,找出了具有最佳降解效果的样品BVO-0.18C,其对MB和RhB的降解速率是纯钒酸铋的11.56倍和4.42倍,光催化降解性能具有显著提高。这主要是由于碳球良好的导电性和吸附性,有效降低了光生电子空穴对的复合,同时增强了钒酸铋与污染物的接触,从而提高了光催化降解效果。另外,通过一系列的对比降解实验,证明了钒酸铋与碳球之间存在较强的相互作用而不是简单的机械混合。最后,进行了循环实验和捕获实验,并对其活性物种进行了探究。综上所述,以钒酸铋和碳球复合建立了一种光催化和吸附协同作用的机制,有效提高了去除水中污染物的效率。