光催化技术是一种新兴技术,在环境净化方面有很重要的作用,它通过化学氧化把有机污染物分解为水、二氧化碳和无毒害的无机物。由于光催化具有反应设备简单、反应条件温和、易操作、制备成本较低且可以直接充分利用太阳能作为激发光源来驱动氧化还原反应等特点,从而成为了一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。
在1972年,日本的Fujishima和Honda[12]在研究半导体氧化物对光的反应时[13],首次发现了TiO2的光催化效应,现在仍然有许多关于对其改性的催化剂的报道[14-17],但这些催化剂大多数存在着以下一些缺点,效率较低、利用太阳能不充分、制备太难并且复杂,从而限制了其广泛应用。因此,开发新型的具有可见光响应的光催化剂将成为解决这些污染和能源问题的关键。Bi基复合氧化物催化剂因为其独特的能带结构从而受到了研究者的广泛关注。邹志刚等[18]首次报道了CaBi2O4催化剂的光催化活性,并且发现了在可见光照射下CaBi2O4对亚甲基蓝和乙醇都具有较好的催化降解活性,打开了碱土金属铋酸盐的研究序幕。
光催化作为一种半导体,其能带是不连续的,价带能量最低、禁带能量次之、导带能量最高。较大的禁带宽度大部分半导体光催化材料都具有,一系列填满电子的轨道构成了价带,一系列未填充电子的轨道构成了导带。当光辐射到光催化材料的近表面区时,且光辐射的能量大于其禁带宽度时,电子会因其受到激发从价带中跃迁到导带。由于其中有能隙的存在,所激发电子的过程比起金属中激发的过程要慢得多,一般要需几个纳秒,所以光的激发在半导体中产生了电子空穴对[19]。只要这些电荷载流子拥有的寿命充足长,并且吸附的反应物能捕获这些电荷载流子,分别发生氧化或还原反应,而不是复合,那么此材料就会有光催化的能力。下图1是二氧化钛的光催化反应原理图,其中3。2 eV是TiO2的禁带宽度(Eg),光吸收阈值λg为385 nm(λg(nm)=1240/Eg (eV)),只有波长低于这个数的光线才能激发[20]。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-
图1 TiO2的光催化反应原理图
Kinetic of TiO2photocatlysis process1实验部分
1。1所需实验试剂及仪器
1。1。1所需实验试剂
本论文用到的试剂于表1。1。1中
表1。1。1 本文中用到的试剂
Table 1。1。1 Chemical reagents in this research
试剂名称 分子式 规格 试剂生产厂家 相对分子质量
硝酸铋 Bi(NO3)3。5H2O 分析纯 国药集团有限公司 485。07
碳酸钡 BaCO 分析纯 上海市化工大学实验工厂 197。35
无水乙醇 C2H6O 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 46。07