多酸/BiVO4复合催化剂的设计组装及其光催化去除大气中典型致霾前体物

It’s urgent to destruct the precursor gases of haze in the atmosphere, in order to reduce the air pollution. Polyoxometalates (POMs), a type of metal-oxo cluster framework anions containing transition metals of Mo, W, and V, have special structures and fine physicochemical properties. POMs are electron acceptors with similar energy band to metal oxides. Monoclinic phase BiVO4, with a band gap of 2.4 eV, has been recognized as a promising candidate for visible-light photocatalysts. This project deals with the controllable assembly of polyoxometalates on the high-activity crystal facets in BiVO4, and the research on their activity in the photocatalytic destruction of the precursor gases of haze (SO2 and NOx) and obtains the key influencing factors of the photocatalytic reactions, and the research on the mechanism of the photocatalytic reactions, and the research on the synergistic effect of POMs. These results will be of considerable significance for the development of practical POMs-introduced photocatalysts in environmental air purification.

目前开展对环境大气中气态致霾前体物的净化处理研究已经迫在眉睫。多酸是一类由Mo、W、V等过渡元素组成的金属氧簇化合物，具有多样的结构和优异的物理化学性质。多酸组成和能带结构与金属氧化物相似，可以作为电子接受体。BiVO4带隙为2.4 eV，具有可见光吸收性能，是一种应用广泛的可见光催化剂。本项目拟选择Keggin型或Dawson型多酸为电子受体，将其组装于BiVO4的高活性晶面，设计制备可见光响应的多酸/BiVO4复合型光催化剂。研究该复合催化剂在模拟污染空气环境中，去除大气中典型致霾前体物SO2和NOx的光催化活性。考察光催化去除致霾前体物的各种影响因素，探讨SO2和NOx在催化剂表面的反应历程，建立反应动力学模型，探究多酸协同BiVO4光催化去除致霾前体物的作用机理，最终获得高效去除致霾前体物的光催化剂。这些研究结果对发展多酸光催化技术在大气环境净化处理领域的实际应用具有重要意义。

目前开展对环境大气中气态致霾前体污染物的净化处理研究已经迫在眉睫。多酸是一类由Mo、W、V等过渡元素组成的金属氧簇化合物，具有多样的结构和特异的物理化学性质。多酸可以作为电子接受体，且具有与金属氧化物相似的组成和能带结构。单斜BiVO4禁带宽度为2.4 eV，具有可见光吸收性能，是一种应用广泛的可见光催化剂。本项目拟选择稳定的Keggin型或Dawson型多酸为电子受体，将其定向组装于半导体材料表面，设计制备可见光响应的多酸/半导体复合型光催化剂。本工作中，我们设计制备了四种复合光催化材料，分别为SiW11Co/Ag/TiO2、多酸/钒酸铋复合材料、多酸/钒酸铋/酞菁复合材料、氮氧化钽/硫化镉/硫化锌复合材料并对其进行了光催化去除致霾前体的性能研究及机理研究。考察光催化去除空气中典型致霾前体物过程的各种影响因素，探明多酸在光催化过程中协同效应的作用机理，为多酸光催化技术在大气环境净化处理的实际应用提供理论和实验依据。这些研究结果对发展多酸光催化技术在大气环境净化处理领域的实际应用具有重要意义。