论文部分内容阅读
近年来,超声波与半导体光催化剂结合的声催化技术由于具有强的矿化能力,清洁无污染等优势被应用到废水治理的研究中。一些半导体光催化剂由于制造简单和活性高等优势被广泛应用于声催化降解有机污染物研究中。在紫外光照射下,半导体光催化剂TiO2能够生成具有高催化活性的自由基,可降解附着于催化剂表面的各种有机污染物。然而,TiO2具有三大缺陷:一,对太阳光吸收范围较小;二,光生电子-空穴对易复合;三,不能同时具有强的氧化还原能力。这些问题严重限制了TiO2的实际应用。为了解决这些问题,研究者进行了大量的实验探究。2013年,Yu等人提出的直接Z型能够在一定程度上解决上面所述的三个问题,因而受到了研究者们广泛的关注。本研究通过将不同带隙半导体光催化剂进行复合,用来扩宽光的响应范围。另外,通过加入导电通道,加速一种催化剂导带上的电子转移到另一种催化剂的价带与之复合,能够有效的抑制催化剂本身光生载流子的复合,同时保留了强的氧化还原能力。为了更好的进行有机污染物的降解反应,对Z型催化体系进行了改进,形成双Z型催化体系,同时保留二种半导体光催化剂更正电位的价带,形成更大的氧化降解面,进而提高了声催化降解有机污染物的效率。第一部分研究中,采用水热和煅烧的方法制备了mMBIP-MWCNT-In2O3(mMBIP:单斜独居石结构磷酸铋和MWCNT:多壁碳纳米管)复合催化剂。用XRD、SEM、DRS、EDX、FT-IR和XPS的手段对制备的样品进行表征。在超声波照射下通过降解诺氟沙星来评估复合催化剂的活性。通过紫外可见光谱分析了超声波照射时间、重复利用次数和捕获剂对声催化降解诺氟沙星效率的影响。随后,几种捕获剂被用来确认羟基自由基(·OH)和空穴(h+)的存在,阐明声催化降解有机污染物的反应机理。第二部分采用超声辅助等电点法设计合成了正交对称双(OSD)Z型SnO2\CdSe/Bi2O3复合声催化剂。系统地研究了超声照射时间,催化剂用量,降解物罗丹明B初始浓度,有机染料种类和重复利用次数对声催化降解过程的影响。分别使用叔丁醇和草酸盐证实了羟基自由基(·OH)和空穴(h+)的存在。在给定的实验条件下,如10.0 mg/L罗丹明B溶液,1.0 g/L OSD Z型SnO2\CdSe/Bi2O3剂量和150 min超声照射时间,罗丹明B能够被完全降解。通过液相色谱-质谱法研究了主要中间产物的形成。此外,还介绍了OSD Z型SnO2\CdSe/Bi2O3引起的声催化降解有机污染物的反应机理。