活化凹凸棒石合成分子筛及其光催化性能研究

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面对当前世界严重的水污染问题,尤其是纺织行业产生的高色度、难降解的有机废水,引发了各界研究的热潮。当下研究的热点集中在选择高效无污染的光催化剂加速解决其对环境污染的问题。含锌化合物如Zn O、Zn S等都具有光催化活性,含锌光催化剂物理光电性能优良、化学稳定性强,此外还无毒无害无二次污染,价格低廉受到广泛关注。为解决光催化剂难回收再利用难题和提升对染料废水的处理效果,研究者常选用复合材料,含锌化合物与多孔材料等复合可提高其光催化效率。ZSM-5分子筛由于其独特的孔道结构和良好的稳定性在众多可选择的复合材料中表现出了突出优势。本研究以改性凹凸棒石(ATP)为硅源,添加偏铝酸钠(Na Al O2)、硝酸锌(Zn(NO3)2),微孔模板剂四丙基溴化铵(TPABr)和介孔模板剂P123,水热晶化制得多级孔含锌复合材料。制备了一系列不同改性凹凸棒石、不同硅铝比、硅锌比、微介孔比以及不同晶化温度、晶化时间的含锌多级孔复合材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其结构、形貌进行表征,通过紫外-可见漫反射分析(DRUV-Vis)、比表面积及孔径分析对多级孔含锌复合材料的质构特性和光响应活性分析。以亚甲基蓝(MB)溶液加热回流8h模拟印染废水进行光催化降解实验,通过单因素试验探讨其在不同金属掺杂量、溶液p H、初始浓度、催化剂投加量和汞灯功率的光催化效果,并建立模型探讨主要影响因素溶液p H、初始浓度、汞灯功率对MB溶液光催化降解效果的影响。研究结果表明:以碱酸改凹凸棒石为硅源,硅铝比200:1、硅锌比100:1、微介孔模板剂比100:1,180℃晶化36h合成的产物,结晶度高、形貌清晰、比表面积达332.86m~2/g,介孔体积占总孔体积的37.47%;并表现出良好的紫外光响应,在光催化降解实验中,光照80min,含锌多级孔复合材料光催化降解率达99.29%,重复利用4次光催化降解率仍为96.36%。最佳反应条件为:溶液p H=8.78、初始浓度11.82mg/L、汞灯功率500W。图38个,表11张,参考文献108篇。
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