CaBiO_X催化剂在可见光区下对染料亚甲基蓝光催化降解性能研究

作者:张书书;单文娟 刊名:黑龙江科技信息 上传者:庞海浪

【摘要】采用等量浸渍法制备CaBiOx系列催化剂,根据焙烧温度不同考察CaBiOx系列催化剂在可见光区对亚甲基蓝的光催化降解作用。对催化剂采用X射线衍射及紫外可见漫反射测试表征手段,以亚甲基蓝为目标降解物评估催化剂光催化性能。结果表明,在灯源下,催化剂都表现出较好的光催化活性,其光催化活性CaBiOx-600℃>CaBiOx-550℃>CaBiOx-650℃。

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随着绿色环保等概念的不断提出,环境污染问题越来越引起人们的广泛关注,尤其是水污染的问题尤为突出。其中,亚甲基蓝作为水污染中的典型且大量存在的污染物,因其具有自身性质稳定、难以降解等特点,对其降解的研究一直以来是化学工作者们研究的重点。近年来,利用太阳能进行光催化降解污染物可节约大量的能源成为研究热点。作为首选的光催化剂TiO2仅在紫外光区光催化活性高的特点,对太阳光的利用率较小限制了其应用。研究探索在可见光区具有较高光学性能的化合物或是对其进行改性成为光催化剂研究中的关键课题。氧化铋粉体与二氧化钛类似,这引起了研究者们的高度关注。铋系催化剂主要分为:a.铋的氧化物;b.钛酸铋系催化剂;c.复合型催化剂[1]。铋系化合物的在光反应催化中针对降解污染物与水分解制氢领域。YongjiaoWang等[2]采用浸渍煅烧法制备CaBi6O10催化剂具有良好的光吸收和特殊电子结构使其光降解活性高。复合材料物质的晶体结构和电子结构的多样性,使一类物质更具有研究价值。本文通过等量浸渍法并控制不同焙烧温度制备CaBiOX系列光催化剂材料,对比研究其在可见光区对亚甲基蓝的光催化降解活性。1实验部分1.1催化剂制备称取Bi(NO3)35H2O,将其放置于马弗炉中,空气气氛中以5/min的升温速率升至500焙烧5h,得氧化铋。称量0.853g的Ca(NO3)24H2O溶于5mL蒸馏水,再称取5g氧化铋,将其倒入溶液中浸渍10h。水浴蒸干并放入烘箱干燥10h。得到淡黄色固体,样品命名为CaBiOx前驱体。称取等分量的CaBiOx前驱体,在马弗炉中空气气氛下分别于550、600、650焙烧12h,依次得到样品CaBiOx-550、CaBiOx-600、CaBiOx-650。1.2光催化降解反应选用200W钨灯为可见光源,5mg/mL催化剂对10-5mol/L亚甲基蓝(MB)溶液进行光催化降解反应。采用UV-vis分光光度计在波长665nm处测定吸光度,并根据标准曲线得到MB的浓度并计算MB的降解率。2结果与讨论图1为CaBiOx系列催化剂在可见光灯源下的光催化降解反应的降解率。从降解率线性图可以看出CaBiOx系列催化剂的催化效果远远强于亚甲基蓝自降解反应效果。在120min时催化剂CaBiOx-550、CaBiOx-600已经完全降解MB溶液,稍后在180min左右时CaBiOx-650催化剂也完成了对MB溶液的降解反应。比较降解率曲线可知光催化降解效率为催化剂CaBiOx-600>CaBiOx-550>CaBiOx-650。以CaBiO-550oC为例,研究同一实验条件下不同光源对光催化降解反应的影响。表1为催化剂CaBiO-550分别在灯源下与太阳光下对亚甲基蓝光催化降解75min时的降解率。如表可知,太阳光下催化剂的光催化降解率为71.181%远远高于灯源下催化剂光催化活性。催化剂可能对紫外光区的光源有吸收利用使得其在太阳光下的光催化活性更高。本文考察了焙烧温度对CaBiOx催化剂的光催化降解性能的影响。结果表明在灯源下,催化剂都表现出较好的光催化活性,其中CaBiOx-600催化剂的光催化活性最高。考察太阳光下和灯源下催化剂光降解亚甲基蓝的活性,发现太阳光下催化剂的光催化性能更好。图1灯源下CaBiOx系列催化剂光催化降解亚甲基蓝的降解率表1不同光源下CaBiO-550oC对亚甲基蓝的光催化降解率CaBiO_X催化剂在可见光区下对染料亚甲基蓝光催化降解性能研究@张书书$辽宁师范大学化学化工学院!辽宁大连116021 @单文娟$辽宁师范大学化学化工学院!辽宁大连116

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