可见光响应ZnFe_2O_4/Bi_2O_3制备及吸附—光催化性能研究

【摘要】印染废水是我国水体污染的主要污染源之一。与传统的印染废水处理方法相比，半导体光催化技术具有反应条件温和，可以利用太阳能作为能源，氧化能力强，光催化剂在反应过程中不消耗、无二次污染、无毒、稳定等优点而受到广泛关注。其中氧化铋以其特殊的电子结构、晶体结构，较高有机物降解能力和优良光吸收能力在半导体光催化领域中备受青睐。本文针对日益严重的工业废水污染问题，利用ZnFe2O4与Bi2O3结合，构建增强的可见光响应Bi2O3复合催化体系，用于降解甲基橙模拟印染废水。利用X-射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积测定仪（BET）、光学吸收和漫反射（UV-vis）、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、及红外光谱(FT-IR)测定分析催化剂结构及光催化性能。结果表明：（1）ZnFe2O4光敏化作用提高了Bi2O3可见光响应性能。制备的催化剂结晶度好，禁带宽度由3.1ev缩小到2.4ev、比表面积由280.0m2/g缩小到95.0m2/g。（2）通过对ZnFe2O4光敏化前后Bi2O3催化降解性能对比研究可知ZnFe2O4光敏化以后的Bi2O3对甲基橙模拟印染废水光降解效率明显增强。当ZnFe2O4/Bi2O3比为0.067mol/mol时降解效率最高。随着掺入比继续增大，降解效率变小。初始浓度与反应速率的关系符合18.087C0.92720方程，初始浓度越大反应速率越小。溶液pH对反应速率存在影响，pH=4时反应速率最快。（3）0.067mol/molZnFe2O4/Bi2O3催化剂吸附动力学研究表明，在初始浓度为200mg/L、pH=4条件下的吸附过程较好的符合双常数速率方程所描述的动力学行为，这说明ZnFe2O4/Bi2O3对甲基橙的吸附过程受多种因素影响。0.067mol/molZnFe2O4/Bi2O3催化剂吸附热力学研究结果表明，在初始浓度为200mg/L、pH=4条件下的吸附过程进行吸附热力学过程符合Freundlich吸附模型，并且1/n=0.51035（<1），说明吸附过程为优惠吸附。
【作者】张雨；
【导师】邹东雷；冯威；
【作者基本信息】吉林大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】氧化铋；铁酸锌；甲基橙；吸附；光催化；

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