生物质基/溴氧化铋复合材料的制备及其光催化性能的研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linuxlovermm5
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
近年来,工业废水已对全球80%的水资源造成了严重的污染,尤其是纺织工业中的染料废水,其结构稳定,存在于水体中很难被降解,严重地威胁了生态环境的可持续发展。而光催化技术可以直接利用太阳光驱动催化反应进行污水净化,即通过氧化还原反应将有机大分子降解为水和二氧化碳,且不会产生二次污染,是一种高效、经济、环保的水处理技术。溴氧化铋(BiOBr)作为一种新型的半导体光催化剂,在光催化领域受到了广泛的关注。首先,它具有独特的层状结构,使其在结构、电子和光学方面都具有优异的性能;其次,BiOBr的分子间能带带隙约为2.5~2.8 eV,拥有良好的光吸收能力。然而,其光生电子和空穴容易复合,以及其在溶液中的亲水性和分散性差等问题限制了它的光催化活性,阻碍了其在实际应用中的进一步发展。为了改善这些缺陷,本论文通过构建异质结、调控光催化剂的表面性质、以及增强光催化剂的导电性等三种方式分别对BiOBr进行改性,提高其光催化降解有机染料的活性,从而激发其应用潜力。具体的工作如下:首先,构建了溴氧化铋/碱式碳酸铋异质结(BiOBr/Bi2O2CO3)以改善光生载流子易复合的问题。借助XRD、SEM、XPS等表征技术研究了所制备样品的晶体结构、表观形貌及其表面化学形态。在模拟太阳光的照射下,通过降解染料罗丹明B(RhB)考察了其光催化活性,结果表明,所合成的样品1/1-BiOBr/Bi2O2CO3的光催化反应速率常数(k)较于BiOBr和Bi2O2CO3分别提升了约2.4倍和6.39倍。探讨并揭示了BiOBr/Bi2O2CO3复合材料光催化降解RhB的反应机理,证实了异质结的构建降低了光生载流子的复合,进而提高了单一组分半导体光催化剂的光催化活性。其次,针对BiOBr在溶液中的亲水性和分散性差的问题,制备了类似灯笼状的BiOBr/CNC(纤维素纳米晶体)复合光催化剂。采用一系列表征技术研究了BiOBr/CNC复合材料的表面化学结构及其性质,证实了CNCs的添加提高了BiOBr/CNC复合材料在溶液中的亲水性和分散性。结果表明,样品BiOBr/CNC-10%光催化降解RhB的反应速率常数(k)为0.0750 min-1,约为相同条件下的BiOBr的1.75倍。实现了以表面改性为切入点提高BiOBr的光催化活性的设计和猜想,为借助CNCs改善半导体光催化剂的研究提供了数据支撑。最后,以糖基活性炭(SAC)为基底材料,制备了SAC/BiOBr复合材料。借助XRD、FT-IR、SEM、XPS、BET等表征技术对所制备样品的物相结构、表面形貌及其表面化学性质进行了研究。通过检测其对溶液中RhB的去除率评估了其光催化性能。由于SAC赋予了SAC/BiOBr复合材料良好的导电性和亲水性,加上SAC表面的含氧官能团对BiOBr表观形貌的调控作用,促进了光生载流子的分离以及样品在水溶液中的亲水性和分散性,使得SAC/BiOBr对于RhB的光催化去除率显著提高,其反应速率常数k(0.1404 min-1)约为相同条件下纯的BiOBr(0.0391 min-1)的3.6倍。
其他文献
微生物是影响土壤生物地球化学循环的关键,也是土壤挥发性有机化合物(VOCs)的主要来源。当前全球正在经历氮沉降加剧及降雨格局的显著改变。土壤氮素及水分是影响土壤生物生态过程的重要因素。然而,对于土壤氮水条件的改变将如何影响土壤微生物群落进而影响土壤挥发物通量,目前还不清楚。本研究通过温室模拟实验,设置两组氮处理,分别为不施氮(CK,0 kg N ha-1 a-1)和施氮(AN,80 kg N ha
学位
大黄鱼(Large yellow croaker,Larimichthys crocea)是我国海水养殖规模最大的鱼类,主要分布于福建宁德地区。课题组前期研究发现,大黄鱼鱼卵中富含ω-3多不饱和脂肪酸型磷脂。目前,国内外对大黄鱼鱼卵磷脂(Large yellow croaker roe phospholipids,LYCRPLs)的研究主要集中于其降血脂、抗氧化等生理活性功能,而关于其乳化特性的研
学位
羊栖菜(Sargassum fusiforme)富含膳食纤维、多酚等活性物质,是一种分布广泛的药食同源藻类,具有软坚散结、利水消肿等功效。近年来,许多研究表明食源性多糖、多酚可显著改善肠道菌群的生物多样性,缓解因肠道内环境紊乱而导致的慢性便秘。另外天然活性产物可有效清除自由基,防止细胞膜等损伤,进而改善相关胃肠疾病。因此本文以羊栖菜为原料;首先,采用单因素响应面建立羊栖菜水提物(S.fusifor
学位
香菇是一种食药同源食用菌,其味道鲜美,富含氨基酸和蛋白质,营养价值高,被称为“菇中之王”。新鲜香菇因含水率高,其有机物易被内源酶和环境微生物分解,导致腐败变质,严重降低了香菇的食用品质。通常将香菇干燥以延长其保质期,而干燥过程中会导致香菇的物理和化学性质发生变化。因此,适宜的干燥条件对保持香菇的食用品质至关重要。超声波技术是一种高效、安全的绿色食品加工技术。将超声波技术与微波真空干燥(MVD)技术
学位
胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)是一种由生物体分泌的纳米级颗粒物,包裹核酸、蛋白、脂类等分子。来自古菌、细菌和真核生物这三个生命领域的细胞都能够分泌EVs。目前针对微生物EVs功能的研究,主要聚焦于实验室培养实验,针对环境中EVs的研究较少。深入分析环境中微生物EVs的功能,有助于丰富对EVs的认知,解析EVs在群落中的作用。本文选择了厦门市5处污水处理厂,通过梯度
学位
随着资源短缺、能源危机和环境污染问题的日益严重,开发可再生生物质资源并用于能源环境领域已势在必行。木质素是一种含量仅次于纤维素的天然芳香族高分子化合物,具有储量大、来源广、可再生、无毒廉价的优点。然而由于木质素很难用于可控的化学合成与材料组装,因此一直未能得到有效的利用。若能以来源于制浆造纸和生物质炼制中的工业木质素为原料,将其转化为可再生资源或高值化利用,能有效解决资源枯竭和环境污染问题,具有重
学位
随着现代社会飞速发展,新型材料层出不穷,其中纤维素类材料因可完全降解、原材料易获取、无毒无害、成本低等特点受到广大研究者们的青睐,目前已有大量的探索研究关于纤维素类材料,其中包括各类人造板与生物质基复合材料,研究者们主要通过对纤维素改性、使用添加剂和优化生产工艺等方式提高复合材料的力学性能以及赋予复合材料一些功能性。但目前生物质基复合材料力学性能普遍偏低,而且生物质基复合材料还存在着易燃、吸湿等缺
学位
杏鲍菇风味鲜美、营养价值高。近年来,随着中央厨房、生鲜超市、连锁快餐等产业的发展,鲜切杏鲍菇的市场前景更加广阔。然而鲜切杏鲍菇在贮藏过程易受微生物侵染,出现风味劣变、营养流失、氧化损伤等不良变化。光照保鲜技术具有安全、方便、低成本等特点。紫外线照射不仅能够有效抑制鲜切果蔬表面微生物的生长,在刺激果蔬次生代谢、提高抗氧化能力等方面也有较大优势,LED光照在提高果蔬营养品质方面具有潜在的前景。本研究主
学位
报纸
为解决在一些一对二的交流场景中使用信息隐藏技术来传递信息时对载密图像的视觉质量和载体图像的精确度的高要求问题.在本文中提出了一种基于模函数和像素值差值(pixel value difference, PVD)的双图像可逆信息隐藏方案,通过模函数和对数函数确定了PVD范围表,从而确定在单位面积上的信息嵌入位数以及模函数的系数.所提出的方案可以在信息嵌入位数不断增加的情况下仍然保持像素值的修改量与信息
期刊