基于氯氧化铋的微结构调控及其光催化性能研究

随着社会的发展,抗生素在医疗、畜牧业等行业中被广泛使用,在污水处理厂、地表水以及地下水等水体环境中都有抗生素的检出,在环境中即使是微量的抗生素成分都会严重威胁生态系统的平衡。四环素作为四环素类抗生素的典型代表,价格低廉,常被作为预防和治疗感染性疾病的药物。光催化技术是基于其极强的氧化作用和特殊的净化效能,以高效、绿色、成本低、反应条件温和寿命长等优点,是解决环境问题和能源危机最有前景的技术之一,满足当今社会“零排放”的环保要求,是处理水体中抗生素的有效方法。BiOCl作为新兴的光催化材料,其特殊的层状结构和半导体材料特性,使其能够高效去除水中的污染物。本研究以五水合硝酸铋为原料,采用一步水热法,以盐酸四环素(TC)为考察对象,通过正交实验得到制备BiOCl的最佳条件:Bi(NO_3)_3·5H_2O浓度为0.07 mol/L,反应时间为1 h,反应温度为50℃,Na Cl:Bi(NO_3)_3·5H_2O=0.8:1,滴加速度为3RPM。通过XRD、FT-IR、FESEM、TEM、XPS对BiOCl进行结构和性能的分析。结果表明:最佳条件下所制备的BiOCl,比表面积15.58 m~2/g,孔体积0.39 cm~3/g,平均孔径53.09 nm;通过紫外可见漫反射分析,样品的禁带宽度为3.31 e V,对紫外光的响应能力较强。以BiOCl的最优制备条件为基础,加入无水葡萄糖,构建C-BiOCl异质结,以TC为考察对象,采用单因素实验确定材料制备过程中无水葡萄糖的添加量。采用XRD、FT-IR、FESEM、TEM、BET、XPS、UV-DRS对样品的结构与性能进行表征。结合自由基捕获实验,探讨C-BiOCl光催化降解盐酸四环素的机理。结果表明:C-BiOCl最佳制备条件为:在BiOCl的制备量为3.5 mmol时,无水葡萄糖的添加量为2 mmol。构筑C异质结后,样品的比表面积为17.73 m~2/g,禁带宽度由3.31 e V降低至3.17 e V。在4 W紫外灯光源的条件下,当TC溶液的浓度为20 mg/L,获悉更多溶液的pH值为7,C-此网站BiOCl的投加量为200 mg/L时,TC的去除率为98.26%,在光催化降解过程中起主要作用的是超氧自由基,其次为空穴。以水滑石为载体,硝酸镧为改性剂,采用水热法制备La-BiOCl/水滑石复合材料,以TC为目标污染物,通过单因素实验确定水滑石的添加量和硝酸镧的掺杂量。采用XRD、FT-IR、FESEM、TEM对La-BiOCl/水滑石复合材料进行结构和性能的表征。结果表明:最佳制备条件为:将3.5 mmol的BiOCl负载于1.00 g水滑石上,硝酸镧的掺杂量为0.15g。所制备的La-BiOCl/水滑石复合材料对TC有良好的光催化效果。材料的比表面积由17.73 m~2/g增Biomimetic water-in-oil water大到42.57 m~2/g,禁带宽度由3.31 e V降低至2.62 e V,提高了材料的可见光响应范围。在100 W的碘钨灯光源的条件下,当TC溶液的浓度为30 mg/L,溶液的pH值为9,La-BiOCl/水滑石复合材料的投加量为150 mg/L时,对TC的去除率为91.73%,在光催化降解过程中起主要作用的是超氧自由基,同时材料具有良好的重复使用性能。本研究是基于氯氧化铋的微结构调控,探讨该材料的光催化性能。为后续能够应用于实际水体提供了理论基础和实验数据支持。