双钙钛矿复合型催化剂的设计及在可见光下对2,4-二氯苯酚光降解性能的研究

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随着经济的快速增长,化工行业产生的污染对环境的影响日趋恶化,其中高毒性、难降解的含酚废水被列为需要优先处理的有害污染物。而最为普遍的是低浓度含酚废水,所以高效、经济且环保地处理含酚废水是刻不容缓的任务。光催化氧化技术具有环保型,效率高,良好稳定性且可重复使用等优点,在降解有机污染物方面被认为在环境修复方面是最有前景的处理方法。因此为解决低浓度含酚废水的难题,具有可见光响应的光催化剂是有效且经济的措施。本文通过溶胶凝胶法制备了La2CuMnO6、La2FeMnO6和La2ZnZrO6双钙钛矿,然后设计制备了复合催化剂La2CuMnO6/Bi2O3、La2FeMnO6/BiOCl和La2ZnZrO6/Bi2O3,对可见光条件下对2,4-二氯苯酚降解率和稳定性进行评价,同时对复合催化剂进行了XRD、SEM、TEM、BET、Uv-vis DRS、PL、FT-IR等一系列表征,综合分析结果如下:1、通过水热合成法制备了系列La2CuMnO6/Bi2O3复合催化剂,XRD和TEM等图谱结果显示两相复合良好,活性测试表明当La2CuMnO6的复合量为80%时性能最好,在可见光下60 min内对2,4-二氯苯酚的降解率达到85.02%,分别是纯相钙钛矿La2CuMnO6的1.35倍,纯相Bi2O3的1.85倍,经过5次循环后催化性能稳定。分析认为活性好的主要原因是80%-La2CuMnO6/Bi2O3窄化了Bi2O3的带隙,由2.76 eV窄化为2.19 eV,并且催化剂表面的羟基氧含量提高为55.17%。2、通过水热法成功制备了系列La2FeMnO6/BiOCl复合催化剂,活性测试结果表明当La2FeMnO6的含量为10%wt时,复合催化剂在可见光下50 min内对2,4-二氯苯酚的降解率达到82.87%,分别是钙钛矿La2FeMnO6和纯相BiOCl的1.42倍和1.52倍,分析认为活性得到优化的原因主要是抑制了光生载流子的复合,且BiOCl的带隙能由3.39 eV窄化为2.98 eV,10%-La2FeMnO6/BiOCl的催化剂表面具有25.64%的吸附氧以及51.49%的羟基氧。3、成功制备了La2ZnZrO6、Bi2O3和系列La2ZnZrO6/Bi2O3复合催化剂,催化剂60%-La2ZnZrO6/Bi2O3表现出良好的催化性能,在可见光下2 h内对2,4-二氯苯酚的降解率达到82%,是La2ZnZrO6的1.54倍,是Bi2O3的1.38倍,其带隙窄化为2.45 eV,光生载流子复合率明显降低。反应过程符合一级反应动力学。在对60%-La2ZnZrO6/Bi2O3表征结果进行分析后给出了相应的光催化反应机理。
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