伍凡, 赵梓俨, 黎邦鑫, 董帆, 周莹

Bi2O2CO3/PPy界面氧空位构建及其可见光下NO氧化机理研究

伍凡1, 赵梓俨1, 黎邦鑫1, 董帆2, 周莹1

(1. 西南石油大学 材料科学与工程学院, 新能源材料及技术研究中心, 成都 610500; 2. 重庆工商大学 环境与资源学院, 催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067)

半导体光催化技术具有低能耗和环境友好等优点, 在众多氮氧化物去除技术中具有较大的发展潜力。本研究在室温下成功制备了碳酸氧铋(Bi2O2CO3, BOC)/聚吡咯(PPy)光催化剂, 并在可见光下对一氧化氮(NO)进行光催化氧化去除。可见光催化NO氧化性能测试结果表明, BOC复合PPy之后, 其NO去除率从9.4%提高到20.4%, 毒副产物NO2的生成率从2%降到接近零。这是因为在BOC和PPy界面氢键作用下, 在BOC和PPy界面形成了氧空位。光电流和交流阻抗测试表明氧空位的形成改善了BOC光生载流子分离和迁移过程, 从而提高其光催化活性。此外, BOC/PPy光催化氧化NO机理分析表明, 氧空位促进O2生成更多的•O2–, 进而与•OH共同作用, 提高BOC的NO氧化反应活性和安全性。

碳酸氧铋; 聚吡咯; 光催化; 一氧化氮; 氧空位

燃煤和汽车尾气中氮氧化物的排放, 造成了酸雨、化学烟雾、温室效应等严重的环境问题。尽管热催化和选择性催化还原(SCR)等技术可以去除氮氧化物[1-2], 但这些技术对去除ppb级浓度的NO而言需要较高的成本。光催化技术以太阳能为直接驱动力, 具有低能耗和无污染等特点, 在解决环境污染和能源短缺等问题方面具有巨大的潜力。因此, 通过光催化技术氧化ppb级浓度NO已得到广泛的研究[3-6]。……