棉织物基复合光催化剂对水中污染物的可见光催化去除及机理研究

来源 :武汉纺织大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weishoukai
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针对环境中存在的有机染料和重金属离子污染的去除,本课题分别以染料罗丹明B(Rh B)和重金属离子Cr(Ⅵ)作为模型污染物进行研究。通过常温搅拌法和水热法分别制备了Cotton@PDA/BiOBr和Cotton/UiO-66/BiOBr两种柔性复合光催化材料。在可见光照射下,分别研究了Cotton@PDA/BiOBr和Cotton/UiO-66/BiOBr对水中污染物的催化去除及相应的机理,主要内容包括:首先通过常温搅拌法在弱碱环境下通过多巴胺盐酸盐(DA·HCl)的自聚合作用得到聚多巴胺(PDA)粘附在棉织物表面,然后通过水热法将花球状BiOBr负载到Cotton@PDA载体上制备出Cotton@PDA/BiOBr柔性复合光催化材料,研究了在模拟太阳光下光催化降解染料和还原重金属离子Cr(Ⅵ)的性能及机理。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射仪(DRS)等对催化剂的物相、元素价态、形貌、光吸收进行了表征。实验结果表明,Cotton@PDA/BiOBr+Vis体系在p H为2.50-6.61的范围内对有机染料有着优良的光催化去除率。在原始p H(6.61)下,反应40min,可达到96%的去除率。活性物种捕获和ESR证明了·O2和h+是两种主要的活性物种,·OH是次要的活性物种。p H值对于Cotton@PDA/BiOBr+Vis体系催化还原Cr(Ⅵ)表现出了极大影响,随着溶液p H降低,还原效果显著增强。当p H为2.50时,反应130min可实现100%的去除率。捕获实验证明了光电子和·O2是主要活性物种。通过两步水热法将UiO-66和BiOBr分别负载到棉织物表面制备了Cotton/UiO-66/BiOBr柔性复合光催化材料。利用FT-IR、XRD、XPS、SEM、DRS等对催化剂的物相、元素、形貌和光吸收进行了表征;并研究了在可见光照射下光催化降解Rh B和光还原Cr(Ⅵ)的性能。结果表明,在可见光照射80min时,Rh B可达到97%的去除率,而且在较宽的p H范围内(2.50-8.50)均表现出了优良的光催化性能。活性物种捕获和ESR实验确定了·O2和h+是两个主要的活性物种。p H增加不利于Cr(Ⅵ)的催化还原。提高的光催化性能可归因于MOF-基较大的比表面积、优异的电子传输能力以及UiO-66和BiOBr之间的协同作用。
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