摘要
随着工业化和城市化的发展，环境污染问题的受重视程度逐年增强。国家将具有生物毒性、环境持久性和生物累积性，且尚未纳入国家管理或管理措施不足的有机污染物定义为“新污染物”。氯代酚和抗生素是最具代表性的新污染物，严重危害生态环境和人类健康，对其高效降解则具有重要意义。半导体光催化技术具有廉价、温和且无二次污染等优势，是具有发展潜力的环境处理技术。钼酸铋（Bi2MoO6）作为窄带隙半导体，可实现可见光吸收;此外其结构丰富可调，成为极具应用潜力的半导体光催化剂。但Bi2MoO6材料往往存在光生电荷分离差、光生电子对O2活化能力弱等科学问题，导致其光催化活性相对较差。因此，针对Bi2MoO6的科学问题，发展构建新型的、宽光谱响应的且具有催化位点的异质结体系，对提高Bi2MoO6的降解性能具有重要意义。基于此，本文发展晶面、晶相可控的Bi2MoO6二维超薄纳米片制备、异质结构建及催化组分引入等策略，用于促进Bi2MoO6电荷分离和增强O2活化能力，改善光催化降解新污染物性能。并揭示电荷转移与分离机制及降解机制。本文的研究拓宽了含铋氧化物基光催化剂用于有效降解典型新污染物的途径。本文主要从以下三方面开展研究工作: （1）晶面调控Bi2MoO6二维超薄片的制备及光催化选择性脱氯性能。采用功能分子辅助微波水热法，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为功能分子，通过pH值调控，成功制备了（100）、（010）和（001）晶面Bi2MoO6超薄纳米片（～4nm）。研究不同晶面Bi2MoO6对邻氯苯酚（2-CP）的吸附行为及光催化降解活性。结果发现,（100）Bi2MoO6对2-CP表现出了最佳的吸附能力，并诱导发生以光生空穴（h+）为主导的选择性优先脱氯降解机制。 （2）FePc/Bi2MoO6二维Z型异质结光催化剂可控制备及氢气还原改性。利用羟基诱导组装策略，FePc可控组装至Bi2MoO6纳米片表面，构建FePc/Bi2MoO6二维异质结。进一步通过H2还原策略，将部分FePc中的Fe2+还原，得到混价态Fe活性位点。H2还原处理后的最佳样品（H-FePc/BMO-1）降解动力学常数k为0.009 min-1,是纯Bi2MoO6(0.002min-1)的4.5倍。这主要归因于h+诱导的选择性优先脱氯降解机制，FePc与Bi2MoO6间的Z型电荷转移机制，以及FePc中混价态Fe位点所增强的O2活化能力。 (3)FePc/混晶Bi2MoO6二维双Z型异质结光催化剂的制备及机制。利用发展的功能分子辅助微波水热法，通过优化Bi和Mo的比例，原位构建Bi3.2Mo0.8O7.5-Bi2MoO6混晶异质结纳米片(～4nm)。进一步利用氧化石墨烯(G)表面丰富的羟基诱导FePc分散，构建FePc/G/混晶Bi2MoO6双Z型异质结。量优化的FePc/G/混晶Bi2MoO6异质结降解四环素(TC)的降解动力学常数k(0.094 min-1)分别是Bi3.2Mo0.8O7.5(0.011 min-1)和 Bi2MoO6(0.022min-1)的 8.5 和 4.3 倍。性能提高归因于双Z型电荷转移机制，高分散的最佳FePc负载量的提高，进而增强的O2活化能力。利用自由基捕获实验和中间产物分析等手段揭示了 TC可能的降解机制及路径。
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