硅钨氧簇杂多酸的构筑及其光催化降解性能的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:willing_6
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多金属氧酸盐(POMs)因其具有强酸性、高富氧表面、强氧化还原能力、快速接受及转移电子的能力和高催化活性而被广泛应用。但其自身存在易溶解、不稳定、难分离、吸光范围窄等缺点。金属配合物具有灵活多样的金属中心、可调节的有机配体及配位方式和刚性的有机骨架结构等特点,可作为POMs的理想连接体增强骨架刚性和稳定性。因此,将POMs和金属配位聚合物相结合产生新型有机无机杂化材料可发挥二者的协同作用,同时引入金属配合物可以一定程度上调控光吸收范围,为开发非均相宽响应光催化剂提供了有效的策略。选用结构最稳定的Keggin型H4SiW12O40与过渡金属和有机配体2,2-联吡啶反应,通过水热溶剂热法成功设计合成了三种新型多酸基有机无机杂化材料{[Cu(2,2’-bpy)]2(HPO4)(H2O)}2[Si W12O40](1)、[Zn(2,2’-bpy)2]2[Si W12O40](2)和[Cd(2,2’-bpy)2]2[Si W12O40](3)。化合物1(即铜基杂多酸)中POM和金属配合物通过静电引力作用构筑出超分子结构,将光捕获单元和催化中心结合构建出新型“二合一”光活性催化剂。化合物2(锌基杂多酸)和3(镉基杂多酸)同构,其中的POM和金属配合物均通过化学键连接成一维链状结构。三者相比,化合物1都表现出最低的光致发光强度、最灵敏的光电流响应、最小的电荷转移电阻和最显著的可见光吸收。特别值得注意的是,化合物1具有广泛光吸收能力,可以拓宽到可见光和近红外光区,是一种基于宽带太阳能响应的分子系统和可回收稳定利用的非均相可见光催化剂。化合物1对染料污染物表现出卓越的光催化降解性能。选取偶氮类高毒性阳离子染料亚甲基蓝为污染物模型,通过单因素优化实验,在可见光下选取50 mg的化合物1为催化剂在对10 mg·L-1弱酸性的亚甲基蓝溶液进行光催化降解,60min即可达到98.76%的高降解率。经4次循环后,仍可保持77.59%的降解效果。化合物1对不同类型阴离子和阳离子染料的降解也存在普适性。通过机理验证了光催化降解过程中发挥作用的活性物质主要是光生空穴和羟基自由基。由光捕获单元铜基金属配合物和电子继电器硅钨氧簇的协同作用,染料分子最终被氧化分解。对比同类型的POM有机无机杂化材料催化剂,化合物1因其广泛的太阳能吸收能力、显著的催化降解效果、高稳定性和循环回收利用性以及对不同种类染料降解的普适性等特点更具优势,在处理难降解染料废水中具有广阔的应用前景。化合物2和3的光吸收范围仅限于紫外光区,可见光降解效果远低于化合物1。
其他文献
人类社会活动产生的大量污染物对人类身体健康及生态环境构成了严重威胁。因此,开发高效灵敏的污染物检测材料及技术有着重要意义。作为一种新型荧光探针材料,配位聚合物以其高选择性、高灵敏性等优势迅速成为了研究热点之一。针对硝基芳香族化合物(NACs)、高锰酸盐(Mn O4-)及部分重金属阳离子等污染物的荧光检测研究还相对较少,因此本研究采用原位水热/溶剂热法等方法设计合成了系列高选择性、快速响应及低检测限
学位
一氧化碳(CO)是一种无色、无味、危险、易燃、有毒的气体,具有一定的还原性,在空气中能持久稳定存在。CO作为最有害的碳氧化物,亟需开发一种高灵敏度、高选择性和可靠的传感器,用于实时检测低浓度CO。亦可制备一种高效催化剂,将CO直接转化为无毒的CO2。作为n型半导体,Sn O2具有价格便宜、耐光、耐热等诸多优点,并且可以活化表面的吸附氧。因其优越性在众多过渡金属氧化物中脱颖而出,成为一种受欢迎的催化
学位
α-Fe2O3禁带宽度窄、天然丰度高、价格低廉、安全无毒、兼具光催化半导体和芬顿催化剂两方面优势。但是,在光芬顿反应过程中存在电子(e-)和空穴(h+)分离和转移速度慢且易复合、有效p H范围窄、反应速度慢等缺点,限制工业领域应用。形貌调控和构建异质结是对催化剂改性的有效手段,采用金属有机骨架(MOFs)衍生策略,以Ui O-66(Zr)-NH2为模板,通过异质外延生长方法合成MIL-88B-on
学位
航空飞行器发动机的热防护问题尤为突出,而使用吸热航空燃料作为机载冷却剂的再生冷却(CCA)技术被认为是航空飞行器最有效的热防护方法之一。吸热碳氢燃料不仅为航空飞行器提供推进能量,也提供了裂解化学反应吸热,可以保护发动机部件并冷却燃烧室。因此,开发提高碳氢燃料裂解反应速率的新方法成为许多工程问题中的关键问题。由于碳氢燃料裂解焦化产生结焦积碳的问题,使传热受阻,导致实际应用也有很大阻碍,确定如何控制结
学位
药物废水是一种常见的工业废水,具有排放量大、危害严重、难治理的特点,因此寻找一种有效去除水体中药物污染物的方法至关重要。光催化芬顿法被认为是一种具有应用潜力的废水处理技术,该技术的核心是开发高效光催化剂,要求催化剂既具有良好的吸光性,同时能催化H2O2。BiOI由于其特殊的层状结构,对可见光具有优异的吸收,受到很多学者的关注。FeOOH作为异相芬顿催化剂对H2O2具有良好的催化活性,但是存在Fe(
学位
劳动力市场是要素市场的重要组成部分,其发展程度直接影响着经济的发展和社会的安定。我国劳动力市场发育不均衡,机构不健全,市场不统一,应引起有关方面的重视。
期刊
钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,PSCs)自2009年出现以来迅速发展,从众多新型太阳能电池中脱颖而出,其光电转化效率在近十年内从最初的3.8%迅速提高到25.7%。然而,钙钛矿材料自身缺陷不仅会引起大量非辐射复合,造成器件效率远低于Shockley-Queisser理论极限。其次,缺陷的形成及其迁移会导致器件稳定性下降,并且出现严重的迟滞现象。因此,抑制钙钛矿晶体
学位
近年来,开发具有良好表面增强拉曼散射(SERS)活性的非贵金属基底一直是SERS领域的研究热点。过渡金属硫族化合物(TMDs)具有原子级表面、表面活性高和费米能级附近的态密度(DOS)较高等特点,并且能够避免传统贵金属基底易发生副反应、重现性较低以及制备工艺繁琐的缺点,在SERS领域得到了广泛应用。二硫化锡(SnS2)是一种典型的TMD材料,存在稳定的半导体相(1T-SnS2)和亚稳态的类金属相(
学位
叶面施肥作为一种新兴、高效的施肥方式已经得到了广泛应用。然而,由于植物表面粗糙结构的存在,使大多数叶片具有疏水甚至超疏水性质,这造成了实际应用中喷施溶液的严重损失。因此增强叶面肥在疏水植物叶片上的铺展对于实际的农业生产至关重要。目前最常用的方法是添加助剂,但是工业助剂通常只能在静态的情况下增强液滴在超疏水表面上的铺展,在动态冲击的情况下,液滴首先在表面铺展至最大面积,之后会发生收缩,最终在超疏水表
学位
三角形知识作为初中阶段非常重要的知识板块,由于其庞大的知识体系和交错复杂的教材编排方式,导致学生对初中三角形知识的学习效果并不理想,所以一个行之有效的教学方法对于指导学生更高效率的学习三角形知识是非常有必要的。从数学学习的本质和数学教学的根本任务上来看,形成一个良好的数学认知结构是解决三角形数学知识教学问题的关键。CPFS结构作为数学特有的且良好的数学认知结构,用它来研究三角形知识的教学是非常有必
学位