《鍶/石墨烯/鉍基磁性光催化劑的合成及作用機理研究》是依託重慶大學，由徐龍君擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鍶/石墨烯/鉍基磁性光催化劑的合成及作用機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐龍君
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光催化劑的研製和套用對環境污染控制有著重要的作用。針對現有磁性光催化的製備過程複雜、基體磁性能較差和磁性基體與催化劑的結合方式尚不清楚等問題，本項目提出以Sm+Co摻雜及石墨烯(GN)負載鍶鐵氧體，並在製備鉍基光催化劑過程中摻入改性鍶鐵氧體合成鍶-石墨烯-鉍基磁性光催化劑。這種磁性光催化劑不僅磁性能穩定，而且石墨烯和磁性基體產生的磁場對光催化劑的催化活性起促進作用。從原子、分子水平上分析磁性光催化劑體系中磁性基體和光催化劑的結合方式及結構特徵，考察磁性基體對催化性能的促進協同效應，探明所研製的磁性光催化劑具有催化活性的機理，為催化性能穩定、晶面可控的磁性光催化劑的工業化合成及套用提供理論依據。
結題摘要
項目主要針對現有磁性光催化的製備流程複雜、磁性基體磁性能較差和磁性基體與催化劑的結合方式尚不清楚等問題，開展了Sm和Co摻雜改性提高鍶鐵氧體磁學性能、在製備鉍基光催化劑過程中摻入改性鍶鐵氧體或採用石墨烯(rGO)修飾等方面的研究工作，使製得的複合光催化劑具有磁性和一定的導電能力，提高了鉍基光催化劑的催化活性，且因其具備磁性便於利用磁性介質回收。主要依據光催化降解染料的能力最佳化得出了製備複合磁性光催化劑的工藝參數，採用紅外光譜、X射線衍射、EDS(或ICP)從微觀結構上分析了催化活性物質與磁性基體間化學鍵合方式及物理空間分布狀況（SEM、TEM、HRTEM、SAED），利用紫外-可見漫反射光譜分析確定各複合物的帶隙，利用能帶理論、電子-空穴捕獲實驗等分析得出了各複合催化劑的光催化作用機理及強化機制。光催化活性物質負載磁性基體後光催化提高的機理主要是磁性複合物自身的磁場效應、光催化活性物質和n-型 SrFe12O19之間形成了p-n型或n-n型異質結以及磁性基體（可見光光敏劑）有助於光催化活性物質吸收更多的入射光子等提高了光生電子、空穴的效率，而BiOCl負載磁性基體後光催化活性提高的原因還在於負載後BiOCl中具有較高光催化活性的[001]晶面的大量暴露。rGO能夠有效的提高“光催化活性物質”的光催化活性原因主要是石墨烯的引入可以有效的提高樣品對可見光的吸收、石墨烯可以有效的吸附更多的染料在樣品表面相當於為催化反應提供了有效的活性位點、在光照下光催化活性半導體物質（如β-Bi2O3）價帶中被激發的電子在嚮導帶傳導的過程中因石墨烯片層良好的電子傳導能力將一部分電子導流出來而有效的分離了光生電子-空穴對而避免了電子和空穴的複合。通過催化機理的分析可將本研究成果推廣套用到非光催化劑領域（如磁性固體酸催化劑、磁性絮凝劑等）。另外，得出了複合磁性催化劑回收、再生的（工藝）操作參數，並實現了多次利用。
