摘要
进入21世纪以来，水环境安全问题日益凸显，时时刻刻地威胁着人类的生存与发展。利用半导体光催化技术处理水污染问题是一种高效低耗、无毒无害的方法。氯氧化铋（BiOCl）是一种典型的半导体光催化剂，然而氯氧化铋无法响应可见光，对光的利用率低，且回收较为困难，容易造成二次污染，这些缺点限制了BiOCl的应用。为此，对BiOCl进行改性，并将其与具有磁性的锰锌铁氧体（MZF）结合成可在外加磁场作用下快速回收的磁性复合光催化剂，对BiOCl的研究及进一步投入应用具有重要的意义。本文取得主要研究成果如下。 （1）为了提高BiOCl的可见光响应能力，利用水热法制备了一系列BiOCl/BiOBr复合光催化剂，其光催化活性利用在可见光下降解RhB的实验进行研究。结果表明，当氯与溴摩尔比为2∶8时，所得改性光催化剂效果最佳，其吸收带边红移至426nm，禁带宽度变窄为2.82eV，因此，在可见光照射下可以有效产生活性自由基，并产生超氧自由基对有机物进行降解。其在滤去紫外光的氙灯照射下100min对RhB的降解率达到了88%，反应速率常数为0.0186min-1。 （2）利用水热法在碱性环境下制备了锰锌铁氧体（MZF），并以此为磁性机体，首次制备了BiOCl/BiOBr/MZF复合磁性光催化剂，利用XRD、XPS和SEM等表征分析手段对其进行了表征测试。结果表明，MZF的掺杂并没有破坏复合光催化剂的原有结构，并且增强了对可见光的响应能力，有效地提升了比表面积。同时复合磁性光催化剂具有较可靠的稳定性和强回收再利用能力，回收再利用数次后光催化活性并没有大幅度减小。 （3）利用水热法在有机溶剂介质下制备了系列BiOCl/BiOI复合半导体光催化剂，其具有良好的微观结构和较大的比表面积，吸附性与光催化效果相对于BiOCl与BiOI均有较大提升。禁带宽度变窄与吸收带边向可见光区发生拓展是光催化性能提升的关键，当Cl与I摩尔比为6∶4时，其反应速率常数达到了0.126min-1。 （4）采用水热法合成了具有独创性的BiOCl/BiOI/MZF磁性复合光催化剂。MZF的引入提升了光生电子-空穴对寿命，拓宽了吸收光的波长。当MZF质量分数为3%时，样品在可见光照射下可以更有效地产生光生电子-空穴对，光催化活性有较为明显的提升。同时其饱和磁化强度达到了2.65emu·g-1，回收利用数次后在40min内对RhB的降解率仍能达到90%以上。
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