论文部分内容阅读
近年来，光复合催化体系以其特有的简易性和高效性正逐步形成一个独立的研究领域。而将纳米半导体光催化技术与载体相结合的复合体系的研究日趋活跃。在复合光催化体系的研究中，目前常用的是二氧化钛(TiO2)半导体催化剂，但它只能利用紫外光，大大降低了太阳能的利用效率。纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种具有窄禁带宽度-P型半导体材料，可以被可见光激发，对太阳光具有较强的吸收效率，因而已被认为是最有应用潜力的半导体光催化材料之一。
本研究采用水热法制备了Cu2O纳米颗粒，分别以多壁碳纳米管(MWCNTs)和沸石为载体，制备了Cu2O-MWCNTs和Cu2O-沸石复合材料。利用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对自制复合材料的性能进行了表征，并以亚甲基蓝溶液为研究对象，将制备的三种催化剂应用于模拟太阳光环境催化降解有机染料，详细讨论了降解时间、废水浓度、催化剂用量等因素对催化染料废水降解性能的影响。结果表明，Cu2O-沸石复合材料的降解率比较理想在70min达到99.81％。其次，对制得的三种催化剂重复使用率进行测试，第四次光催化降解率分别能达到35.19％、55.96％和81.18％。粉体的回收再利用比较有困难。
由于上述问题的出现，对合成的Cu2O、Cu2O-MWCNTs和Cu2O-沸石复合材料以不同的比例负载到PVDF膜上，制备了多种不同的催化膜即:Cu2O-PVDF膜、Cu2O-MWCNTs-PVDF膜和Cu2O-沸石-PVDF膜。详细讨论了降解时间、废水质量浓度、催化剂用量等因素对染料废水催化降解性能的影响。结果表明，Cu2O-沸石-PVDF膜-2复合材料的降解率比较理想在120min达到90.19％。其次，对制得的三种催化膜重复使用率进行测试，第四次光催化降解率分别能达到69.83％、75.05％和90.19％。
本文不采用任何模板和添加剂，利用水热法合成三种不同的催化剂，又以不同比例合成了几种催化膜。方法简单可行，而且制备成本低。合成的催化剂对有机染料的降解具有很高的催化活性，且可以方便的回收利用，有望在污水处理等方面获得应用。