氧化石墨基复合材料的制备及其光催化性能的研究(2)

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5 GO-BiOI与GO-BiOBr的比较 18

5.1 GO-BiOI与GO-BiOBr的BET分析 18

5.2 GO-BiOI与GO-BiOBr的UV-vis DRS分析 18

5.2 GO-BiOI与GO-BiOBr的可见光催化性能比较 19

结论 20

参考文献 21

致谢 23

1 前言

1.1 光催化技术在污水治理方面的应用

伴随锐钛矿型二氧化钛呈现较好的紫外光催化活性的发现[1]，利用光催化技术处理污染物已经成为新的研究热点。目前很多科学家致力于对印染废水，含酚废水，农药废水[2]的降解进行研究。相比其他的水处理技术,光催化技术具有很多特点：一、光催化反应通常在在室温和常压下；二、能源消耗低、操作方便；三、大多数有机物都能被降解，有机物的降解产物为CO2 和H2O，不会对环境再次造成污染。但是，环境友好型光催化技术也存在着一些缺点，比如太阳能利用率不高。因此，寻求性能比较好，价格又低廉的催化剂载体，对于充分发挥光催化技术很有意义。

1.2 氧化石墨的结构特点及其应用

用强氧化剂氧化石墨可以得到氧化石墨。与纯石墨相比，氧化石墨引入了羟基、环氧基、羧基等官能团，使氧化石墨易于在水中剥离，形成一个稳定的悬浮液[3-4]。氧化石墨具有比表面积大的特点，这种性质使它具有良好的承载能力，并且以氧化石墨作为基质制备的氧化石墨复合材料具有比较好的光催化活性[5]。此外，氧化石墨的载流子迁移率很快，超过14000 cm2·V-1·s-1 [6]，能够使电子-空穴的复合率降低，能充分发挥氧化还原能力，使光催化活性得到提升[7-8]。

氧化石墨在治理污染物方面应用非常广泛，它作为一种疏松多孔物质，具有较大的比表面积，表面的官能团为金属氧化物的负载提供了条件，大大提高了氧化石墨的应用性能，这种性能改性或许对难降解酚类物质具有很好的光催化效果，从而降低废水治理难度。

1.3 卤化氧铋的性能及其光催化应用

铋系光催化剂是新型半导体光催化剂，能够与非金属氧化物形成复合氧化物材料。比如与卤素形成的卤化氧铋（BiOX，X= CI、Br、I）[9]。BiOX是一种新型的半导体材料，电子结构比较特别、催化性能较好。其中BiOI禁带宽度约为1.77eV，光的吸收能力在可见光区域；BiOBr禁带宽度约为2.64eV，对光的吸收主要集中在紫外区，但是对可见光部分也有一定程度的吸收；BiOCl禁带宽度约为3.22eV，只能响应紫外光，具有很好的紫外光催化活性[10]，可以很好地响应紫外光和可见光，因此具有高的催化活性，并且卤素原子数越大，光催化活性越强 [9,11-12]，因此BiOX成为光催化领域研究的新热点。例如目前研究发现，在可见光下，微球状的BiOI对甲基橙的降解效果非常好，纳米级BiOCl的催化性能比光催化剂P25(TiO2)更好[13]，所以卤化氧铋的研究非常有意义。

1.4 本论文的思路提出及主要内容

针对目前卤化氧铋的可见光催化性能，同时考虑到氧化石墨的结构特点，本文将两者结合起来，以氧化石墨为吸附剂和催化剂载体，用BiOI、BiOBr、BiOCl金属氧化物与氧化石墨复合，形成氧化石墨基复合材料，用于对苯酚的可见光催化降解，以便获得性能最好的催化剂。这样不仅解决了光催化反应中有机物难吸附的问题，而且该技术使用方便，成本低，提供了一种新的光催化材料的制备方式。