BiVO4的制备及其光催化氧化脱硫的研究

作     者：武玉飞 

作者单位：延安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王继武

授予年度：2012年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：BiVO4 Ag-BiVO4 光催化氧化 脱硫 

摘      要：随着人们环保意识的逐渐加强，燃料油中含硫化合物的脱除越来越受到人们的重视，因此，各国学者在积极地探索具有前景的脱硫技术。光催化氧化脱硫技术具有反应条件温和，工艺简单，脱硫效果好等特点，成为近年来最有发展潜力的深度脱硫方法，而该技术的核心是设计合成具有可见光响应活性的光催化剂。本研究以燃料油中的特征硫化物-噻吩的脱除为关键问题，设计合成了不同形貌的、具有可见光响应的新型复合超细无机盐BiVO光催化剂，系统的研究了： 1水热反应条件-水热温度、前驱体的pH、反应时间对复合无机盐BiVO光催化剂的物相组成、形貌、光吸收特性及吸附性能的影响。采用进行X-射线衍射粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(DRS)和低温氮吸附等表征手段对其结构性质进行了表征。 2将合成的复合无机盐BiVO作为光催化剂应用于模拟汽油脱硫中，以氧气为氧化剂，金卤灯作为可见光光源，讨论了光照时间、通气量、催化剂用量等因素对光催化活性的影响，并通过响应曲面法对其进行优化。结果表明，在催化剂用量为1mg/mL，通气量为200mL/min，光照时间为2.5h时，可将硫含量为500μg/g降到70μg/g以下，脱硫率达86%，硫含量排放达到我国标准。 3建立了BiVO光催化剂氧化噻吩的动力学模型，用微分法确定了BiVO光催化氧化噻吩为表观一级动力学反应，拟合出的线性方程计算得BiVO光催化氧化噻吩(优惠工艺条件下)的动力学常数k值约为0.5505min-1。 4为了有效的抑制BiVO光催化剂的光生电子-空穴对的复合，对合成的单斜晶相BiVO光催化剂进行金属掺杂改性，研究了合成因素对光催化剂物理结构的影响;在光催化剂的存在下，采用可见光照射模拟含硫燃料油，讨论了反应工艺条件对脱硫率的影响。 本工作对BiVO光催化剂的可控合成和改性研究有一定指导作用，并为其实际应用提供了可靠的理论参考价值。