三种新型光催化剂的制备及其对亚甲基蓝的降解研究

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亚甲基蓝(MB)是对生态环境和人类健康极为有害的有毒污染物,在工业和生活污水中普遍存在,而光催化是一种有效降解MB的方法。本论文主要围绕制备三种新型光催化剂展开,得到的主要结果和结论如下所示:1.由MXene材料高温氧化而衍生的TiO2催化剂(MDT),在紫外光条件下能够有效降解MB。其中MDT-800催化剂的结晶度和比表面积高,对紫外光利用率最高,15 min内可降解98%的MB。在降解过程中,该催化剂光生空穴的氧化能力和电子的还原能力强,自身存在的缺陷可以提供更多的反应活性位点,并产生大量的强氧化性·OH基团,提高了其光催化活性。2.通过水热法制备得到TiO2负载MXene材料的改性催化剂(MTx),能够在紫外光条件下有效降解MB。其中MT160催化剂的MXene含量最低,比表面积为44 m2 g-1,30 min内可降解97.5%的MB。在降解过程中,MXene作为导体转移TiO2导带上的电子来延长光生空穴的寿命,并产生大量的强氧化性·OH基团,从而提高了其光催化活性。3.通过三种方法合成了三种不同的苯乙炔铜光催化剂,在可见光条件下即可降解MB。光合成法相对加热法和超声法更温和安全,且该方法制备的苯乙炔铜催化剂(CP@L)对可见光的利用率最高,30 min可降解95%的MB,但其比表面积最小。结果证明,(100)晶面不是该催化剂的活性晶面,而(001),(010),(110)晶面才可能是降解MB的活性晶面。在降解过程中,CP@L纳米带结构有利于电子传导,且活性晶面暴露最多,并产生强氧化性·OH基团,极大提高了其光催化活性。
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