静电诱导自组装构建Fe/Zr基MOF杂化材料及其光催化性能

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cctvnba_2008
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
随着现代工农业的飞速发展,由于资源的大量消耗,严重的环境污染问题接踵而来,在各种污染物中,空气和水中的有机污染物引起了人们广泛的关注。因此开发有效、经济的技术处理这些有机污染物十分必要。目前,许多技术已经被开发和利用,包括吸附、离子交换、膜过滤、电解、光催化和高级氧化过程等。与其他方法相比,光催化被认为是一种低成本、环保且有效降低有机污染物的策略。金属有机骨架(MOFs)作为一种典型的无机-有机多孔材料广泛应用于多种领域,近年来尤其在光催化领域得到了迅速的发展,但其自身作为光催化剂仍然存在一些缺陷,从而限制了其实际应用。因此,需对MOFs材料进行改性以提高其光催化活性。本论文以改善MOFs材料光催化活性为目的,选用常见的MOF材料UiO-66(Zr)和MIL-101(Fe)为研究对象,分别制备了UiO-66纳米粒@花状MoS2、SnS2 NPs@UiO-66和PL@MIL-101(Fe)三种复合光催化材料。本论文内容主要包括以下部分:第一章,首先介绍了光催化的基本反应原理、光催化剂的主要类型及影响光催化活性的因素;其次对MOFs的定义、分类和应用进行了概述,并重点对复合型MOFs光催化材料的主要类型及应用做了较详细的归纳与总结;最后对MOFs中UiO-66(Zr)和MIL-101(Fe)材料的发展进行了简单介绍。第二章,以四氯化锆(ZrCl4)和对苯二甲酸(H2BDC)为前驱体,N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)为分散剂,采用简单的两步溶剂热法将制备的具有高水热稳定性的球状UiO-66分散于MoS2材料的前驱体溶液中,在溶剂热反应过程中,MoS2从晶核生长为纳米片,然后通过自组装形成花状MoS2负载UiO-66纳米粒(UiO-66纳米粒@花状MoS2)杂化材料,并优化了制备条件。通过SEM、EDS、XRD、XPS及TGA等测试方法对UiO-66纳米粒@花状MoS2进行了结构、形貌的表征和分析。发现引入UiO-66纳米颗粒后,与纯MoS2的形貌相比,杂化材料呈现出更加完整的花状结构,而且没有出现团聚现象。以抗生素洛美沙星为目标降解物,研究了UiO-66纳米粒@花状MoS2在模拟太阳光下的光降解活性,降解率可达87.0%。最后通过DRS、光致发光光谱以及EIS测试方法对材料的光催化活性进行了验证。第三章,以ZrCl4和H2BDC为前驱体,DMF为分散剂,采用溶剂热法制备出具有高比表面积的正八面体UiO-66,并分散于SnS2纳米颗粒的前驱体溶液,再进行二次溶剂热反应后制备了正八面体UiO-66负载SnS2纳米颗粒(SnS2NPs@正八面体UiO-66)杂化材料,并优化了制备条件。通过SEM、FT-IR、XRD、XPS及TGA等测试方法对SnS2 NPs@正八面体UiO-66进行了结构、形貌的表征和分析。结果表明,以比表面积大的UiO-66作为载体降低了纯SnS2纳米颗粒的团聚现象,将SnS2纳米颗粒能很好的分散在正八面体UiO-66表面,并且在杂化材料中UiO-66的晶体尺寸增加到原来的3.7倍。以抗生素四环素为目标降解物,研究了SnS2 NPs@正八面体UiO-66在模拟太阳光下的光降解活性,降解率可达90.0%。最后通过DRS和光致发光光谱测试方法对材料的光催化活性进行了验证。第四章,以六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)和H2BDC为前驱体,DMF为分散剂,采用一步溶剂热法将坡缕石(PL)引入并参与MIL-101(Fe)的形成与结晶,制备了MIL-101(Fe)负载坡缕石(PL@MIL-101(Fe))杂化材料,并对制备条件进行了优化。通过SEM、FT-IR及XRD等测试方法对PL@MIL-101(Fe)的形貌、结构进行了表征和分析。结果表明,MIL-101(Fe)在保持其正八面体晶型的情况下,晶体尺寸增加到原来的4倍,而且坡缕石棒状晶体均匀分布于MIL-101(Fe)晶体表面。以染料亚甲基蓝为目标降解物,研究了PL@MIL-101(Fe)在模拟太阳光下的光降解活性,降解率可达99.5%。最后通过DRS和光致发光光谱测试对材料的光催化活性进行了验证,并讨论了PL@MIL-101(Fe)的吸附热力学和动力学特性。总之,采用操作简单的静电诱导自组装方式,合成了成本低廉且环境友好的三种MOF基光催化材料。通过将MoS2、SnS2和PL与MOF材料结合,一方面增加了杂化材料的比表面积,从而产生更多的活性位点;另一方面两种材料之间形成紧密接触的界面不仅降低了电子-空穴对的复合效率,同时拓宽了催化剂对光的吸收范围,使得其对抗生素和有机染料具有良好的光催化性能。有望为医疗行业有机废水的有效处理提供一类新型的水处理材料。
其他文献
随着国家城市化进程的加快,人均生活空间不断减少,城市变得越来越拥挤,因此急需要寻找对策来改变人类的出行、居住等生活环境。地面空间人类可以开发利用的已经很少了,而地下
土木工程领域研究的核心是结构安全问题,结构的安全性直接关系到人民的财产与生命安全。结构可靠度理论在结构设计与安全评估中发挥着极其重要的作用。结构在其设计使用年限
随着社会科技水平的不断发展,特别是交流电力系统、电力电子技术、交流电机控制理论和永磁材料技术的不断发展,永磁同步电机伺服控制系统在很多领域得到了广泛的应用。永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有结构简单、体积小、效率高等优点,但永磁同步电机的缺点也很明显,它是一个耦合性较强、变量较多并且是个非线性的系统,以及各种不确定因素。因此,控制方法
随着船舶技术的快速发展,船舶正向着自动化和无人化的方向前进,与此同时导致船舶发生火灾的风险因素也越来越多。而机舱作为船舶动力的源泉,是整个船舶十分重要的组成部分。
阿摩司·奥兹是以色列最有国际影响力的作家之一。在其小说创作阶段的中期,奥兹主要实现了两个方面的变化:一是写作技法上,将自己从开始创作以来就有的叙事风格上的尝试继续
航空发动机作为“两机”专项的核心技术,是关系国防和民航安全的重大工程问题,状态监测技术作为其中不可或缺的一环具有重要的作用。通过监测航空发动机的工作状态,做到及时
随着互联网技术的迅猛发展及智能手机的普及,近年来网络谣言的危害性较之以前更大。国家为了减少网络谣言的危害,在2015年将利用网络散播谣言并造成严重危害的行为列入《刑法
随着人类社会的发展及工业、制造业等的不断壮大,人们的生活水平已有显著提高,伴随而来的污染问题也日益凸显。其中重金属污染一直是环境、食品、土壤、水质等方面研究者关注
由于具有抗去磁能力强、弱磁扩速能力好、转矩功率密度高等优点,内置式永磁同步电机成为电动汽车主要驱动电机类型。然而,由于制造误差、安装误差、轴承磨损等原因,内置式永
吊索是缆索承重体系桥梁的关键构件。在疲劳和腐蚀等作用下,吊索可能发生突然破断,危及桥梁结构的安全,造成重大的经济损失。当前对于吊索破断后桥梁结构安全性的研究尚有欠缺,且主要以数值模拟为主,鲜有研究将模型试验与数值模拟相结合。本文以自锚式悬索桥为研究对象,通过理论分析、数值模拟与模型试验等方法,对吊索发生损伤、破断后剩余构件的受力性能及动力响应过程进行分析;采用能量法对断索后桥梁结构的承载能力富余程