钒酸铋光催化复合材料的制备及对大肠杆菌灭活性能研究

钒酸铋光催化复合材料的制备及对大肠杆菌灭活性能研究
近年来,相对于其他抗菌方法光催化抗菌具有的独特优势,使其受到了很多人的青睐。

而钒酸铋（BiVO₄）是一种性能较好的光催化剂,有良好的可见光响应活性和催化性能。

本文以钒酸铋（BiVO₄）为主线,通过非金属硼（B）掺杂、贵金属（Ag）负载以及与g-C₃N₄复合等催化剂改性方法来设计合成复合材料,提高催化剂的催化活性。

本论文针对以上复合催化剂的性能进行了系统的研究,主要内容如下:1.通过简单的水热法一步合成硼原子（B）掺杂钒酸铋（BiVO₄）复合催化剂。

由于B本身具有缺电子特性,所以B的掺杂很好的降低了BiVO₄的电子-空穴的复合几率。

通过XRD、TEM、SEM等一系列表征手段对其晶相结构以及形貌进行了研究。

通过在LED白光下对大肠杆菌（E.coli）GB 8099的灭活评估了催化剂的光催化性能。

理论计算进一步证明了B的掺杂可以抑制光生电子与空穴的复合,提高BiVO₄的催化活性。

B的掺杂使BiVO₄的抗菌活性由惰性转变为高活性,在60 min 致使1x10⁶ CFU/mL大肠杆菌（E.coli）GB 8099完全灭活。

2.通过水热法进一步调节pH值成功制备了不同晶相的钒酸铋（BiVO₄）晶体。

然后通过光沉积法进一步成功制备了不同比例银负载的BiVO₄复合催化剂。

瞬态吸收光谱表征、表面光电压测试等结果表明
Ag/tz-BiVO₄具有很好的光催化性能,银单质的负载会让
BiVO₄本身的活性位点增多,空穴和电子的分离效率提高。

在LED白光下对大肠杆菌（E.coli）GB 8099进行灭活来评估该催化剂的催化性能。

通过捕获试验、ESR测试、H₂O₂荧光定量分析等对灭活大肠杆菌（E.coli）GB 8099的机理进行了进一步的研究。

3.通过水热法以及煅烧法成功制备了复合催化剂
g-C₃N₄/BiVO₄。

g-C₃N₄通过进一步的酸化处理,与钒酸铋
（BiVO₄）复合之后结晶性明显提高。

通过XRD、TEM、SEM等一系列表征手段对复合催化剂的晶相结构以及形貌进行了研究。

在LED白光下对大肠杆菌（E.coli）GB 8099的灭活来评估了不同复合比例催化剂的抗菌性能。

最后,通过捕获试验以及电子自旋共振图谱ESR测试,来对复合催化剂灭活大肠杆菌（E.coli）GB 8099的活性物种进行了进一步的研究。

实验结果证明,BiVO₄经过掺杂、负载以及构结异质结结构改性之后,抗菌活性明显提升。