氟化和硫铟锌修饰二氧化钛光催化剂的制备及降解罗丹明B研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chao_huang
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
环境问题和能源危机将光催化治理废水技术推向了科研领域的前沿。二氧化钛由于具有稳定性高、价廉易得且毒性低的优点被认为是最具有工业化前景的光催化剂。然而,高的载流子复合率和宽的带隙制约了其在废水领域的广泛应用,因此亟需寻找有效的改性手段来克服这些缺陷。非金属修饰作为一种经济有效的改性手段,被认为有利于加速载流子的分离和迁移。此外,硫铟锌具有可见光吸收和较大的比表面积,将其与二氧化钛复合有望拓展催化剂的光吸收范围并提高催化剂的光降解能力。因此,本论文分别通过表面氟化和硫铟锌修饰合成了对印染废水中罗丹明B具有优异去除能力的二氧化钛基光催化剂。具体研究内容和结论如下:(1)利用氢氟酸作为氟源,通过一步水热法制备了改性的氟化二氧化钛光催化剂并提出引入三乙胺抑制高氢氟酸浓度下二氟化氧钛的生成。通过比较不同制备条件下催化剂对罗丹明B的去除率确定催化剂的最佳制备参数为水热温度180℃、水热时间12 h、摩尔比HF:TBOT=1.5:1、TEA:TBOT=0.5:1。(2)通过改性的氟化二氧化钛对印染废水中罗丹明B进行光催化降解,制备的催化剂降解速率是纯二氧化钛的37倍。进一步分析表明氟化改性和二氟化氧钛的抑制生成使得二氧化钛的载流子复合率降低并且增加了游离羟基自由基的产生,这两者共同使得改性后的催化剂相较于纯二氧化钛具有显著提高的光降解能力。(3)利用两步水热法在钛网上原位制备了具有可见光吸收能力的硫铟锌修饰二氧化钛Z型异质结。催化剂最佳合成条件:水热温度160℃、反应时间6 h和Zn In2S4浓度10 m M。(4)光降解实验表明复合催化剂具有最强的罗丹明B去除能力,在30 min内可以去除95.8%的罗丹明B。复合催化剂对于罗丹明B的降解是由超氧基自由基、空穴和羟基自由基共同控制的。通过对催化剂降解罗丹明B机理探究,发现制备的催化剂宽的光吸收范围、快速载流子分离率以及强的氧化还原能力使得其具有高效的光降解能力。
其他文献
地膜在农业上被广泛使用,因其具有抑制杂草生长和保温的作用,增加了农作物产量,因而农用薄膜的使用量逐年上升,同时由于地膜难降解的特性,以及缺乏有效的回收处理手段,经年累月的积累使得白色污染在田间地头泛滥。地膜的主要组分为聚乙烯,因此本文深入分析聚乙烯难降解的原因,采用氧化性酸和聚乙烯地膜共热解的方式生成含有营养元素的有机化合物,探究聚乙烯变成肥料的可行性,得到主要结论如下:1、聚乙烯与硝酸在加热条件
学位
由于传统化石燃料的大量枯竭和实现碳中和的迫切需要,开发可持续且可行的储能与转换技术显得尤为重要。氢气具有高热值且其燃烧产物是无污染的,是最有希望代替化石燃料的清洁能源。以可再生能源为动力的电解水是大规模制备高纯度绿氢的最有前景的方式,因此,急需要开发性能高且成本低的非贵金属催化剂来有效提高水的分解性能。钨基化合物成本低、地球含量丰富和优异的催化性能使其有希望代替铂基催化剂,成为促进电解水产氢(HE
学位
海洋保种是补充完善中华鲟(Acipenser sinensis)生活史,实现陆海接力保种的重要举措,为探究近海围栏是海洋牧场中华鲟幼鱼的潜在饵料资源及承载能力,研究对浙江温州近海的白龙屿海洋牧场进行周年调查,评估了海洋牧场中底栖动物及中下层生物资源量,并通过放养中华鲟摄食生长状况和消化道内容物分析,获得了海洋牧场中中华鲟幼鱼可摄食饵料种类,同时估算了其最大资源承载力。结果表明,白龙屿海洋牧场周年共
期刊
天然气中存在大量酸性气体(如H2S和CO2),这些酸性气体影响人类健康和全球气候。传统H2S和CO2脱除工艺中存在吸收剂挥发、能耗高等问题,因此开发新型绿色、高效吸收剂至关重要。低共熔溶剂(DESs)以其良好的性能,被广泛报道用于酸性气体脱除,但目前报道的酸性气体吸收量仍较低,并且对于同时捕集H2S和CO2没有相应的研究。基于此,本课题设计了多胺基位点的功能化低共熔溶剂用于H2S的吸收,并合成了碱
学位
PtRu作为阳极催化剂在燃料电池中表现出优异的活性,因其抗CO中毒能力较强且稳定性高而受到大量关注。鉴于此,本论文设计并成功合成了PtRu纳米晶和稀土修饰的PtRu催化剂,结合电化学性能测试、单电池性能评价,探究了所制备催化剂氢氧化反应(HOR)的催化活性,证实了稀土原子的引入能显著提升铂钌催化剂的HOR性能,为开发高效的PtRu基电催化剂提供了新思路。结合密度泛函理论,研究了性能最佳的催化剂的态
学位
金属-有机骨架材料(MOFs)是通过有机配体和无机金属中心之间的配位键自组装合成的多孔纳米晶体材料。MOFs因其具有易功能化修饰,孔径尺寸高度可调性,高的比表面积以及优良的水热稳定性的特点而快速发展起来,吸引学者的研究兴趣,使得其在多个领域都表现出了广泛的应用。气体吸附分离对人类健康、工业发展都具有重要的意义,同时固体吸附剂在气体吸附分离过程中起着重要作用。本文针对三种极性气体,如氨气(NH3)、
学位
为探究养殖密度对中华鲟(Acipensersinensis)成鱼生长性能、生化指标及性腺发育的影响,本研究设置低、中、高3个密度梯度,初始密度分别为(6.12±0.04) kg/m~3、(8.92±0.19) kg/m~3和(11.75±0.29) kg/m~3,密度养殖实验周期12个月,实验结束后将鱼转入恢复池进行低密度[(4.11±0.03) kg/m~3]恢复实验(6个月),分别在0、12个
期刊
目前针对燃料电池阴极氧还原反应催化剂的研究已经取得了很大的进展,主要是集中于寻找更加廉价、高效的新型催化剂,以期进一步降低整体的成本。非贵金属M-N-C单原子催化剂在近来的报道中展现出了可以替代Pt基氧还原反应(ORR)催化剂的极大潜力,但是在燃料电池上存在着稳定性差等缺点。除了催化剂的活性对燃料电池至关重要,实际运行中催化剂的结构也影响着燃料电池的性能。目前已经有很多关于酸性膜燃料电池(PEMF
学位
特征提取是数据驱动的过程监测方法中影响监测性能的关键步骤,也是过程监测领域的研究热点。作为其中应用最广泛的特征提取算法,以主元分析法及其拓展为代表的多元统计算法关注由各阶统计量表示的数据全局特征,忽视了以邻域信息为代表的数据局部特征,导致部分重要特征被噪声掩盖,引起故障监测性能的下降。因此全局-局部特征提取算法被提出,即在关注数据全局特征的多元统计算法基础上,引入流形学习算法以同时关注数据的局部特
学位
二氧化硫(SO2)是我国主要的空气污染物,主要由煤炭燃烧产生,对人类和大自然都会产生危害。由于燃煤烟气成分复杂,脱硫副反应常发生在烟气脱硫技术中,其中常见的脱硫副反应就是燃煤烟气中O2氧化SO2的反应,氧化的SO2会降低吸收剂的吸收和再生性能。前人研究发现,新型吸收剂离子液体脱硫过程中也存在副反应,SO2的氧化会降低离子液体对SO2的吸收能力,同时再生困难。基于此,本文探究了离子液体脱硫过程中SO
学位