MIL-68(In)-NH2及其衍生物复合CdS材料的制备及光催化还原Cr(Ⅵ)

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Cr(Ⅵ)离子是一种有毒的重金属离子,通常在制漆、制革、电镀等行业中通过水体排放,会对大多数生物体造成危害,废水中Cr(Ⅵ)离子的去除是当前的热点研究。光催化还原技术作为一种绿色环保的技术,近几十年来越来越受到大家的关注。传统的Ti O2光催化材料只能利用紫外光,严重影响其大规模应用,因此,开发高效的光催化剂已成为目前的热点研究。CdS材料易制备、带隙窄,在光催化还原Cr(Ⅵ)领域研究广泛,然而CdS单独使用时的光催化效率不高且颗粒易团聚。金属有机骨架(MOFs)材料比表面积大且孔道结构规则,广泛应用于光电催化、吸附分离等领域。MOFs衍生的纳米材料不仅保留了MOFs原始的优良性能,也更佳稳定。将MOFs及其衍生物与CdS复合,能够改善CdS材料的团聚现象并且减轻其光腐蚀问题。因此,本文制备了MOFs及其衍生物与CdS复合材料,并对其进行表征分析,研究了复合材料光催化还原Cr(Ⅵ)的性能,探究了光催化反应中可能的影响因素及材料的循环稳定性,最后提出了可能的机理。本文的主要研究内容如下:(1)通过共沉淀法将MIL-68(In)-NH2与CdS进行复合,制备了CdS/MIL-68(In)-NH2复合材料。通过TEM表征发现CdS纳米颗粒均匀的负载在光滑的MIL-68(In)-NH2纳米棒上。考察了复合材料光催化还原Cr(Ⅵ)的活性,结果表明:CdS(70)/MIL-68(In)-NH2复合材料光催化还原Cr(Ⅵ)的活性最佳,比纯的CdS的光催化活性提高了10.4%。(2)通过共沉淀法将MIL-68(In)-NH2的衍生物In2S3与CdS进行复合,制备了In2S3/CdS复合材料。通过TEM表征发现CdS纳米颗粒均匀的负载在空心管状的In2S3上。考察了复合材料光催化还原Cr(Ⅵ)的活性,结果表明:In2S3(50)/CdS复合材料的光催化还原Cr(Ⅵ)的活性最佳,相比于纯的CdS和纯的In2S3光催化活性提高了31.3%和13.3%。本文对CdS复合材料的改性进行了研究,将CdS与MIL-68(In)-NH2复合,为改善CdS材料的光腐蚀问题提供了新思路;首次将MIL-68(In)-NH2的衍生物In2S3与CdS进行复合,制备了一种新型光催化剂,也为MOFs衍生物的合成、改性提供新想法,此外,将复合材料应用于光催化还原Cr(Ⅵ)性能的研究,为光催化处理环境废水提供了参考依据,有一定的借鉴意义。
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