聚合氮化碳的结构调控及光催化性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mbx1998
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
随着工业、农业和医药领域的快速发展,我们日常的生活水平和质量持续提高,但日趋严重的环境污染和能源危机也纷至沓来。光催化技术是治理环境污染和缓解能源危机的一种可持续发展策略。其中,设计和研发高效、稳定、低成本的光催化剂是光催化技术走向实际应用的关键。非金属聚合氮化碳(PCN)由于拥有易于调控的能带结构、可见光响应、低成本、无毒、易于合成等优势,在光催化分解水析氢和污染物移除等方面得到了广泛的应用。但传统热聚合制备的PCN常常表现出可见光吸收范围窄、比表面积低、光生载流子易复合等缺陷,严重限制了PCN的光催化性能。因此,本研究通过形貌控制、引入缺陷、提高结晶性的策略对PCN进行调整和优化,显著增强了其光催化性能。以双氰胺和三聚氰酸为前驱体,通过溶剂热预处理后煅烧的方法合成了具有丰富氨基缺陷的富氮多孔聚合氮化碳(DCCN-S)。DCCN-S在降解各种高浓度有机污染物包括抗生素和染料(50 mg L-1)方面表现出出色的光催化活性。在60 min内对左氧氟沙星(LEV)的移除率达到93.5%,并展现出优异的循环稳定性,超过了大多数已报道的光催化剂。同时,DCCN-S可高效地协同移除LEV和Cr(VI)。DCCN-S优异的光催化性能主要归因于其丰富的氨基缺陷和多孔结构,显著增强了可见光区域的吸收,提高了光生载流子的分离和传输效率。通过自由基捕获实验、对比实验、EPR表征以及LC-MS分析,提出了LEV可能的光催化降解路径以及可能的光催化机理,并通过ECOSAR模型预测了降解中间体的生态毒性。以双氰胺、三聚氰酸以及盐酸胍为前驱体,通过溶剂热预处理和高温热诱导剥离的方法制备了具有高质量结晶性的超薄二维聚合氮化碳纳米片(GDCCN)。GDCCN可以广泛适用于各种高浓度有机污染物(50 mg L-1)的移除以及光解水制氢。在40 min内对LEV的移除率达到95%,超过了目前所报道的其它光催化剂。同时,GDCCN对罗丹明B(Rh B)、臧红-T(SF-T)、磺胺二甲基嘧啶(SMZ)以及盐酸四环素(TC)的降解均在95%以上,而且析氢速率也高达11.5 mmol g-1 h-1。GDCCN杰出的光催化性能主要归因于其高质量的结晶性和超薄二维纳米片结构,优化的电子结构显著促进了光生载流子的分离和传递,增大的比表面积有利于反应物的吸附与活化。此外,通过自由基捕获实验、EPR测试以及对照实验揭示了光催化机理。
其他文献
MFI沸石具有比表面积大、活性位点分布均匀、热稳定性强等特点,广泛应用于有机合成、石油化工、石油精制等领域。MFI型拓扑结构的分子筛具有平行于b轴的直通道和平行于a轴的正弦形通道。近年来具有较薄b轴直孔道的自柱撑结构MFI沸石纳米片得到了广泛的关注,其二维片状形貌赋予它们大量可接触的活性位点、高比表面积(~800 m~2/g)和b轴平面上丰富的Si-OH基团缺陷等优点,因此可以极大地提高活性物质的
学位
目前MTA反应中使用的金属改性ZSM-5催化剂往往不能兼备高芳烃选择性与长寿命。负载高脱氢活性金属组分在提高芳烃选择性的同时会降低稳定性,不利于工业大规模的生产。因此在金属改性的基础上,调控酸性和孔道结构延长寿命对MTA技术至关重要。本文采用不同引入方式制备了Zn、Ga改性高硅铝比ZSM-5催化剂,探究金属种类、含量、状态、酸性对MTA反应性能的影响;采用等体积浸渍的方式在多级孔和微孔ZSM-5上
学位
丙烷催化脱氢工艺专产烯烃、副产氢气、流程简单、投资成本低,已发展成为工业上增产低碳烯烃的重要途径,可有效缓解我国烯烃原料对石油资源的过度依赖。现阶段,丙烷催化脱氢工业生产中使用的铂系催化剂因其环境友好性而广泛使用,但仍存在烯烃选择性低、易积炭失活等问题。进一步添加金属助剂,优选锡,是工业上提升铂催化剂反应性和稳定性的必要措施。目前,将铂和锡无机盐溶液浸渍到氧化铝载体表面,经焙烧、还原等步骤处理是制
学位
水是人类赖以生存的重要资源,水资源的处理和净化一直都是人类重点关注的问题。其中工业活动所排放的金属离子和有机污染物会严重危害人体健康和生态环境。膜分离技术具有分离效率高、成本效益低、环境友好等优点,是水处理应用中常用技术之一。设计制备具有高效分离性能的膜材料是膜分离技术的关键。但是传统分离材料存在着高渗透通量和高截留性能相互制衡的问题,而且对膜材料结构与分离性能之间的内在关联规律的认识也亟需深入。
学位
在新课改的要求下,传统教学方法已经无法满足现阶段的教育需求.因此,必须以新时期教材为基础进行新课程、新理念、新策略的改革与创新,利用“后建构”课堂提高学生的数学学习积极性,培养学生逻辑思维能力,帮助学生复习数学知识、构建知识体系,使学生对数学概念与方法能够有深刻的理解.本文中基于“后建构”课堂教学理念,论述了初中数学单元复习设计与思考,为相关教育工作者提供借鉴与帮助.
期刊
自钛硅分子筛TS-1合成以来,其与双氧水在温和条件下的良好催化性能受到人们的广泛关注。由于经典合成方法的局限性,人们陆续对其进行各种改进,包括使用廉价模板剂,更换硅源、钛源,加入添加剂,改变合成条件等,以形成更多的活性钛物种,并增添TS-1的实际应用。本文系统研究了四丙基氢氧化铵(TPAOH)水热合成体系中TS-1的晶化过程,通过调节合成体系水硅摩尔比(n(H2O/Si)),控制硅源和钛源的晶化速
学位
氮氧化物(NOx)是一种危害极大的空气污染物,会造成酸雨、光化学烟雾等严重的污染问题,其主要来源为机动车尾气。目前,最有效的氮氧化物处理技术为氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术,该技术已经在欧洲实现商业化并且展现出较高的氮氧化物处理效率。金属负载SSZ-13是最常见的用于NH3-SCR技术的催化剂,目前Cu-SSZ-13已商业化。相对于单金属负载的Cu-SSZ-13,双金属负载的FeCu-SS
学位
生物质是一种天然资源,因其分布广泛、廉价易得被广泛用作炭材料的前驱体。生物质多孔炭具有易于调控的孔隙结构、丰富的表面官能团、良好的稳定性和环境友好等优点。生物质多孔炭的制备过程一般需添加粘结剂将其成型,制备成规则的形状,以便于储存运输和使用。然而,加入粘结剂会改变多孔炭的性能。因此,选取适宜的粘结剂,是制备高性能生物质基成型多孔炭的重要一环。本文采用挤条成型法制备柱状多孔炭材料,通过改变粘结剂和活
学位
如今全球环境污染日益加剧加上能源的枯竭,这些都严重影响到人类的生存以及文明的发展,所以人类已经投入了巨大的努力去开发新的能源。在新能源中,太阳能因为其取之不尽,可持续性的特点被认为是最有前景的自然能源之一。而在太阳能运用技术之中,光催化太阳能转化为化学能的技术,尤其是关于光解水产氢技术,被认为是解决上述危机的巨大潜力。相较于传统的无机半导体催化剂(如TiO2,MoS2等),聚合物半导体石墨氮化碳作
学位
在加固支护的使用寿命中,岩石和锚杆不可避免地会受到自然环境或气候因素的影响,导致其支护系统的强度下降。事实上,在应力作用下,锚杆会出现永久性变形,这种现象被称为蠕变。当蠕变现象长期发生时,锚杆-岩石界面开始出现裂缝,结构产生显著变形。只要能预测蠕变趋势,可以有效地保证锚固系统的良好使用寿命,减少意外坍塌的风险。因此,为了提高结构的耐久性并确定锚杆的长期强度,基于分数阶导数积分的轴向荷载下全注浆锚杆
学位