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多形貌钨酸铋光催化剂的制备及性能研究

多形貌钨酸铋光催化剂的制备及性能研究

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作者：王旭东北石油大学

学位级别：硕士

Bi2WO6作为一种新型光催化剂，因其独特的物理化学性质，可以有效的利用太阳光。以硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和钨酸钠(Na2WO4·2H2O)作为起始反应物，用CTAB、SDS、PVP作为表面修饰剂用水热法来合成分级结构的纳米钨酸铋。利用XRD、SEM、... 详细信息

Bi2WO6作为一种新型光催化剂，因其独特的物理化学性质，可以有效的利用太阳光。以硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和钨酸钠(Na2WO4·2H2O)作为起始反应物，用CTAB、SDS、PVP作为表面修饰剂用水热法来合成分级结构的纳米钨酸铋。利用XRD、SEM、TEM、BET、UV-Vis等表征手段对Bi2WO6形貌和结构进行表征，重点研究了水热时间、前驱液pH值、不同模板剂等因素对产物Bi2WO6的结构组成、微观形貌及催化性能的影响，探索了不同工艺因素下Bi2WO6的形成生长机理。在室温下，可见光照射，并以含有罗丹明B的有机废水和含氮轻质油为目标污染物分别对Bi2WO6催化活性进行评价。不同的模板剂添加对催化剂形貌结构和光催化活性产生较大的影响，其中加入了CTAB、SDS、PVP，催化剂的形貌多样，如球状体、花状体、鸟巢装等。以罗丹明B为目标污染物研究了Bi2WO6的催化活性，添加表活剂SDS催化剂结构更稳定，活性更高。研究结果表明：催化剂加入量为2g/L，降解浓度为40mg/L罗丹明B，光催化反应150min，降解率已到达94.3%。采用一步水热合成法制备Co2+掺Bi2WO6纳米粉末，结果表明Co2+的添加有助于增加催化剂比表面积，抑制了晶粒生长，优化后催化剂的光谱吸收范围向可见光区拓展。Co2+/Bi2WO6催化活性明显高于未优化的Bi2WO6，可见光照射下，150min内，Co2+/Bi2WO6对罗丹明B的降解率可达98%。以吡啶为目标化合物配制模拟油品来考察Bi2WO6脱氮性能，光催化脱氮实验结果表明，采用最佳制备条件下合成的纯态Bi2WO6光催化剂，催化剂用量为20mg/40ml模拟液，光催化反应2.5小时，此时，模拟油品的脱氮率可达69%。采用一步水热合成法制备Ni2+/Bi2WO6纳米粉末。当Ni2+的掺杂量为1%，Bi2WO6光催化剂的结构性能突出，Ni2+/Bi2WO6的光催化脱氮率为94%。

关键词： Bi2WO6 晶体增长改性光催化轻质油品脱氮

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BiOBr系光催化剂的合成及其轻质油脱氮的研究

BiOBr系光催化剂的合成及其轻质油脱氮的研究

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作者：孙男男东北石油大学

学位级别：硕士

轻质油品中的含氮化合物对其安定性影响最大,由于含氮化合物在燃烧时会产生严重的环境污染。本文采用水热法合成制备了具有可见光响应的BiOBr催化剂,通过XRD、SEM、UV-vis、BET等表征方法分析测试BiOBr的制备条件对催化剂结构及光催化... 详细信息

轻质油品中的含氮化合物对其安定性影响最大,由于含氮化合物在燃烧时会产生严重的环境污染。本文采用水热法合成制备了具有可见光响应的BiOBr催化剂,通过XRD、SEM、UV-vis、BET等表征方法分析测试BiOBr的制备条件对催化剂结构及光催化活性的影响。当水热反应温度160℃、水热反应时间为8h时制备的催化剂BiOBr的性能最高,为理想的四方晶体结构。以吡啶为目标物配制模拟油品考察催化剂BiOBr的光催化性能,确定最佳光催化脱氮反应条件。当催化剂的加入量为20mg、反应时间3h、反应温度15℃和搅拌速度400r/min,光催化脱氮率为61.78%。本论文采用浸渍水热法对催化剂BiOBr进行离子掺杂改性,制备过渡金属(Ni、Fe、Cu、Zn和Co)与稀土金属离子(Ce和La)掺杂型BiOBr催化剂,通过考察其脱氮性能,过渡金属离子Ni2+、Fe3+和稀土金属离子Ce3+掺杂的催化剂脱氮性能具有重要意义。当Ni的掺杂量为10%,在水热反应温度为160℃时反应8h时制备的Ni/BiOBr催化剂的结构性能突出,为四方结构,晶型结构稳定,Ni/BiOBr的光催化脱氮率为95.45%;当Fe的掺杂量为5%,在水热反应温度为160℃时反应8h时制备的Fe/BiOBr催化剂的结构性能突出,Fe/BiOBr的光催化脱氮率为64.81%;考察稀土金属离子Ce和La对脱氮性能影响,掺杂Ce离子的催化剂脱氮性能最佳,当Ce的掺杂量为5%,在水热反应温度为180℃时反应12h,Ce/BiOBr的光催化脱氮率为77.78%。简单介绍了半导体复合对BiOBr催化剂的改性及其可见光催化脱氮的性能,采用沉积-沉淀法制备可见光催化剂AgBr/BiOBr,所得催化剂的晶体结构稳定,AgBr填充在BiOBr的薄片的空隙上,有利于AgBr与BiOBr的接触,加快光生载流子的迁移,提高催化剂的可见光吸收活性。当AgBr的负载量为20%时反应60min制备的AgBr/BiOBr的光催化脱氮率为77.20%。

关键词： BiOBr 改性光催化轻质油品脱氮

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HPA/Bi2WO6光催化剂的制备及其性能研究

HPA/Bi2WO6光催化剂的制备及其性能研究

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作者：邢宸东北石油大学

学位级别：硕士

Bi2WO6光催化剂作为铋系光催化剂的重要组成部分,相对于传统二氧化钛光催化剂其较窄的禁带宽度使其能被更低能量的光所激发,其典型的Aurivillius型层状结构能较好的分离光生电子和空穴,具有较高的光效率。本文以通过硝酸铋(Bi(NO3)3?5H... 详细信息

Bi2WO6光催化剂作为铋系光催化剂的重要组成部分,相对于传统二氧化钛光催化剂其较窄的禁带宽度使其能被更低能量的光所激发,其典型的Aurivillius型层状结构能较好的分离光生电子和空穴,具有较高的光效率。本文以通过硝酸铋(Bi(NO3)3?5H2O)和钨酸钠(Na2WO4?2H2O)作为钨酸铋前驱体,并采用一定量的杂多酸来调节钨酸铋前驱体溶液的酸性从而调控钨酸铋二位纳米片的自组装,并同时调节催化剂的表面酸量和酸强度,采用不同的表面活性剂作为模板剂来调控催化剂的形貌,并掺杂适量的金属钴来改变催化剂的光催化活性,并采用有别于传统水热的微波法、超声波法来改进催化剂的制备工艺,从而提高催化剂的催化性能。通过XRD、SEM、TEM、BET、UV-Vis、XPS、TG-DTA、TPD等表征手段对所制备的催化剂进行表征分析,并采用吡啶质量分数为150μg/g的模拟油对催化剂的脱氮性能进行考察。通过考察不同方法得到的催化剂对罗丹明B的降解能力来分析催化剂的光催化活性。通过SEM表征分析可以观察到表面活性剂SDS和PVP能起到明显的模板导向作用,能明显的改变催化剂原有的结构形貌,结合BET分析可以得到SDS表面活性剂能在一定程度上增大催化剂的比表面积从而提高催化剂的催化性能,而表面活性剂PVP则起到减小催化剂的比表面的作用从而降低催化剂的催化性能。通过在催化剂前驱体溶液加入一定量的杂多酸可以从以下三个主要方面对催化剂的性能产生影响。一方面通过调控催化剂前驱液的酸性从而调控催化剂的二维纳米片的自组装,增大催化剂的比表面积,提高催化剂的催化活性。另二方面通过加入在前驱体溶液加入一定量的杂多酸可以有效提高催化剂表面酸量、酸强度从而提高催化剂对碱性氮的脱除能力。第三方面通过在催化剂前驱液中加入杂多酸可以使杂多酸固载更加牢固的同时,在催化剂生成过程中产生的新物质能在一定程度上进一步分离光生载流子提高催化剂的催化活性。通过表征分析结合脱氮性能测试,比较固载不同杂多酸的光催化性能,得到固载磷钨酸能有效的提高催化剂的表面酸强度和酸量,这也和磷钨酸较其它两种杂多酸的酸性强高相吻合,在最佳制备条件下制得的磷钨酸-钨酸铋光催化剂脱氮性能最高能达到95.63%。

关键词： Bi2WO6 杂多酸表面活性剂光催化轻质油品脱氮

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