混合晶相BiVO_%284%29的制备及其光催化降解石化废水的性能研究.pdf
《混合晶相BiVO_%284%29的制备及其光催化降解石化废水的性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混合晶相BiVO_%284%29的制备及其光催化降解石化废水的性能研究.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、化学工程师Sum335No.8ChemicalEngineerDO1:10.16247/ki.23-1171/tq.20230848环境工程2023年第8 期混合晶相BiVO4 的制备及其光催化降解石化废水的性能研究丁志刚(山东新汇建设集团有限公司,山东东营2 57 0 0 0)摘要:以Bi(NO.)和NaVO.为原料,采用水热法成功合成了具有混合晶相的BiVO。样品。通过XRD、TEM和HR-TEM对样品的结构进行分析,以石化含油废水为目标污染物,评价其光催化活性,通过能带结构分析、PL和光电流测试分析其光催化活性增强机制。结果表明,混合晶相的BiVO.样品(t-BiVO./m-BiVO.)
2、的能带结构符合“II 型”异质结,能够促进光生电子和空穴的分离效率。在光催化降解石化含油废水的实验中,混合晶相的t-BiVO。/m-Bi V O。样品降解率达到了9 8.2%,一级反应速率常数高达0.0 2 47 min,是t-BiVO。和m-BiVO.样品的4.15倍和5.7 1倍。关键词:混合晶相;t-BiVO4/m-BiVO;石化含油废水;降解率;光催化降解中图分类号:X703Preparation of mixed crystal BivO,and its photocatalytic degradation propertiesAbstract:BivO4 samples with
3、mixed crystal phases were successfully synthesized by hydrothermal methodusing Bi(NO,);and NaVOs as raw materials.The structure of the as-prepared samples was analyzed by XRD,TEMand HR-TEM,and its photocatalytic activity was evaluated by using petrochemical oily wastewater as the targetpollutant.The
4、 mechanism of its enhanced photocatalytic activity was analyzed by energy band structure analysis,PLand photocurrent test.The results showed that the energy band structure of the mixed crystal phase BivO4 sample(t-BivO./m-BivO)conforms to the“II type heterojunction,which can promote the separation e
5、fficiency ofphotogenerated electrons and holes.In the experiment of photocatalytic degradation of petrochemical oilywastewater,the degradation rate of t-BivO4/m-BivO sample with mixed crystal phase reached 98.2%,and the firstorder reaction rate constant was as high as 0.0247min-,which was 4.15 times
6、 and 5.71 times higher than that ofpuret-BivO.and m-BivO.Key words:mixed crystal phase t-BivO4/m-BivOxi petrochemical oily wastewateri degradation rate;photo-catalytic degradation在石油开采和加工过程中,会产生大量的含油废水,如不经过处理而直接排放,会对环境造成巨大污染。传统的石化废水处理技术有Fenton法、臭氧氧化法、电化学氧化法、光电催化氧化法等111,但这些方法通常存在成本高、效率低、容易产生二次污染等缺点。光
7、催化技术是近些年来新兴的污水处理技术,在工业污水处理中展现了巨大的应用潜力。张等12 1采用水热法成功合成了黑钨矿型棒状ZnWO4收稿日期:2 0 2 3-0 4-19基金项目:东营市科技计划项目(2 0 2 1B010001009)作者简介:丁志刚(19 7 9-),男,汉族,山东东营人,高级工程师,2 0 0 3年毕业于河北科技大学环境工程专业,大学本科,研究方向:污水处理工程设计与技术研究。文献标识码:Aof petrochemical wastewater*DING Zhi-gang(Shandong Xinhui Construction Group Co.,Ltd.,Dongyin
8、g 257000,China)纳米晶,在汞灯照射16 5min后,RhB被完全降解。但在研究过程中发现,使用单一半导体作为光催化剂时,存在着光生电子和空穴分离效率低的问题,因而极大的限制了光催化活性131。异质结被证明是提高光生电子和空穴分离效率的有效方法,如Co:04/g-C;Nat41、Fe:O 4/M n O 2 151.WO:/g-C;N4l 6 1等异质结被构建,并有效的提高了光生电子和空穴的分离效率,最终提高光催化活性。但在异质结构建中,需要考虑两组分的能带结构匹配,因而增大了异质结构建的难度。BiVO作为一种窄带隙半导体,光谱相应范围较宽,具有单斜和四方两种晶相17)。因此,本文
9、通过一步水热法合成了t-BiVO/m-BiVO4异质结,因二2023年第8 期者为同一物质,故二者能带结构能够相互匹配,构成异质结,进而提高光生电子和空穴的分离效率。此外,采用石化废水为目标污染物,评价了其光催化活性。1实验部分1.1药品及仪器Bi(NO 3)35H2O(9 8.0%国药集团试剂有限公司);NaVO;(9 8.0%国药集团试剂有限公司);HNO(7 0%国药集团试剂有限公司);无水乙醇(99.5%天津市大茂化学试剂厂);石化含油废水由当地化工厂提供,离心去除机械杂质后使用,初始COD浓度为 8 6 3mgL-1。RigakuD/max-2000型x射线衍射仪(日本理学公司);J
10、SM-6700F型透射电子显微镜(日本理学株式会社);F-4600FL型光致发光光谱仪(日立技术公司);UV2800-A型紫外可见漫反射光谱仪(尤尼柯(上海)仪器有限公司);CS150M型电化学工作站(武汉科思特仪器股份有限公司)。1.2样品的制备称取1.0 0 gBi(NOs)5H2O溶解于40 mLpH值为2 的HNO:溶液中,再称取0.2 5gNaVO;溶解于20mL去离子水中,将两种溶液迅速混合,搅拌5min后转移至特氟龙反应釜,控制水热温度为2 0 0,水热时间分别为2 4、36 和48 h,将得到的沉淀分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次,在6 0 条件下烘干2 4h得到最终样品,按
11、水热时间将样品命名为BVO-24,BVO-36 和 BVO-48。1.3样品的表征1.3.1XRD表征采用XRD对不同水热时间下所得样品的晶体结构进行分析。1.3.2TEM和HR-TEM表征对经水热36 h的BVO-36样品采用TEM和HR-TEM方式进行晶体结构和晶相界面情况进行表征。1.4光催化性能测试1.4.1光催化活性测试通过降解石化含油废水来评价合成样品的光催化活性,具体步骤如下:称取20mg催化剂样品置于2 50 mL烧杯中,然后加入100mL含油废水,再将烧杯置于超声波清洗机中超声处理5min,使样品在含油废水中均匀分散。超声结束后将烧杯转移至黑暗处进行磁力搅拌30 min,以达
12、到吸附-脱附平衡。之后将烧杯置于2 50 W汞灯下,控制液面到汞灯的距离为15cm进行光催化反丁志刚:混合晶相BiVO.的制备及其光催化降解石化废水的性能研究*D=(C。-C)/C 10 0%式中D:降解率,%;C:吸附后的含油废水浓度,mgL;C:经过一段时间光照后含油废水浓度,mgL;此外,按公式(2)计算一级反应速率常数9)。-1n(c/C.)=kt式中k:一级反应速率常数,min;t:光照时间,min。1.4.2禾稳定性实验将每次光降解后的催化剂进行离心收集,用去离子水和无水乙醇各洗3次,在60条件下干燥2 4h,然后按照正常光降解步骤进行实验,重复进行5次,测试样品的稳定性。2结果与
13、讨论2.1结构分析2.1.1XRD分析采用XRD对不同水热时间下所得到样品的晶体结构进行分析,结果见图1。I四方:PDF#14-0133单斜:PDF#14-0688BVO-48ne/BVO-36BVO-241020图1样品的XRD谱图Fig.1 XRD spectra of as-prepared samples由图1可见,所有样品的衍射峰清晰尖锐,证明样品的结晶性良好。通过分析发现水热时间为2 4h的BVO-24样品的所有衍射峰与四方晶相BiVO4衍射峰(PDF#14-0133)对应,证明BVO-24样品为纯净的四方晶相BivO(t-BiV O.),当水热时间增加至36h时,在BVO-36样
14、品中除了出现四方晶相BiVO衍射峰外,还出现了单斜晶相BiVo。(m-Bi V o.)的衍射峰(PDF#14-0688),证明BVO-36样品为混合晶相,而水热时间为48 h的BVO-48样品的所有衍射峰与单斜晶相BiVO4衍射峰对应,证明BVO-48样品为纯净的单斜晶相BiVO4。通过XRD分析发现,随着水热时间的增加,样品从t-BiVO。向m-BiVOa转化,在水热时间为36 h时出现混合晶相的BiVO4。2.1.2TEM和HR-TEM分析图2 为水热36 h的BVO-36样品的TEM和HR-TEM图。49应。开始光照后,每隔2 0 min取3mL含油废水,离心去除催化剂后测试其COD,按
15、照公式(1)计算其降解率18 1。(1)(2)30405060衍射角度/7050图2 BVO-36样品的(a)T EM 和(b)H R-T EMFig.2(a)T EM a n d(b)H R-T EM o f BV O-36 s a mp l e由图2 可见,BVO-36样品为不规则块状结构,通过HR-TEM(图2(b)进一步分析发现,在BVO-36样品中存在晶相界面,界面两侧分别出现t-BiVO4的(2 0 0)晶面和m-BiVO4的(0 0 2)晶面的晶格条纹,证明在BVO-36样品中同时存在t-BiVO.和m-BiVO4,且二者之间接触紧密。2.2光催化性能评价2.2.1光催化降解活性
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 混合 BiVO_ 284 29 制备 及其 光催化 降解 石化 废水 性能 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。