铁系非贵金属负载Bi_2MoO_6的制备及其光催化NO去除性能研究

氮氧化物是一种常见的空气污染物,对生态环境及人体呼吸系统均有不利影响。近年来,基于半导体的光催化Nselleck BarasertibO氧化技术,因其环境友好、成本低,且能有效去除低浓度的NO,受到广泛关注和研究。但其较低的NO去除效率、有害中间体(如NO_2)的大量释放electrodialytic remediation及相关光催化氧化机理不够明确。钼酸铋具有带隙窄、吸收可见光、能级位置合适、易修饰改性等优点,是一种被广泛研究的光催化材料。鉴此,本文选用钼酸铋为研究对象,通过沉淀-沉积法分别将Fe系金属(Fe、Co和Ni)负载在其表面,以提升光生载流子分离、反应物吸附与活化能力,最终提升光催化NO氧化去除性能,并对其光催化NO氧化机理进行研究。主要研究内容如下:1.以乙二醇溶剂热法制备含氧空位Bi_2MoO_6材料,将Ni~(2+)吸附在Bi_2MoO_6表面后,通过H_2/Ar氛围热处理,制备Ni-Bi_2MoO_6材料。光催化NO(初始浓度~600ppb)去除实验表明,当Ni负载量为1.1 wt.%且煅烧温度为300 ~oC时(1.1-Ni-Bi_2MoO_6),材料具有最高的NO去除效率,40分钟内对NO的持续氧化去除能力稳定在70.3%,远高于单一的Bi_2MoO_6材料(44.8%),且表现出超低的NO_2生成率(4%)。表征结果显示Ni可能占据了Bi_2MoO_6表面的氧空位,形成类似单原子级分布,并未形成聚集态单质镍颗粒。另一方面,Ni-Bi_2MoO_6具有比Bi_2MoO_6材料更高的载流子分离效率及反应物吸附与活化能力,在光照下可以产生更多的活性氧物种。该工作为新型高效钼酸铋光催化剂的设计提供新的思路。2.在前一个工作基础上,以类似的方法将Fe和Co负载在Bi_2MoO_6光催化材料表面,制备系列Fe-Bi_2MoO_6和Co-Bi_2MoO_6材料,并对三种Fe系金属负载的Bi_2MoO_6光催化材料的性能进行对比分析。测试结果表明,最优的Fe-Bi_2MoO_6和Co-Bi_2MoO_6材料的光催化NO去除效率分别为65.4%和60.2%。三种材料的光催化性能高低顺序为Ni-Bi_2MoO_6>Fe-Bi_2MoO_6>Co-Bi_2MoO_6。稳态荧光、光电流、电化学阻抗、气体吸附、活性氧物种检测等实验表明,Ni-Bi_2MoO_6材料具有最快的光生载流子分离效率、最强的反应物吸附能力以及光照下最高的活性氧物种生成能力。该工作为金属负载半导体材料的制备及光催化性能构效Liraglutide核磁关系的研究提供借鉴。