低温等离子体接枝法制备三维分形载体上硫化镉基光催化剂

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环境问题和能源危机是人类可持续发展过程中的重要挑战,利用地球上丰富的太阳能开发清洁的新能源是解决这些问题的重要策略,光催化技术从产生至今,经过几十年的发展,目前已经在降解有机物水体污染,光裂解水产氢,二氧化碳还原,选择性转化,还原重金属离子以及空气净化等诸多领域有广泛应用。硫化镉(Cd S)作为一种光催化剂,具有合适的炭黑边缘、相对窄的带隙宽度,简单的制备方法。本研究旨在通过低温等离子接枝技术制备负载在3D打印的高表面积分形基底上的改性的Cd S基光催化剂,探讨其对有机污染物的降解。利用掺杂改性,在聚乳酸(PLA)基底上制备了不同比例锌(Zn)掺杂的Cd S光催化剂,基于低温等离子体接枝技术,主要接枝方法为原位络合辅助沉淀(ISCAP)接枝,得到了预期掺杂量的产品。实验表明Zn的掺杂的可以显著提升Cd S的光稳定性,其中光稳定性最好的为掺杂量10%的样品,在光降解实验中四次循环后整体效率损失仅为3.7%,而负载的纯Cd S样品的效率损失为9.6%。利用复合改性,在PLA基底上制备了Cd S-MIL-100(Fe)@PAA复合光催化剂,首先将水热法制备的MIL-100(Fe)通过简单的化学接枝被聚丙烯酸(PAA)功能化,增加其在后续接枝步骤的稳固性,然后使用ISCAP的接枝方法,制备了不同MIL-100(Fe)@PAA质量比的复合载体催化剂。实验表明与MIL-100(Fe)@PAA复合可以提升Cd S的光降解效率,其中降解效果最好的为MIL-100(Fe)@PAA质量比100%的样品,与负载的纯Cd S相比,对罗丹明B(Rh B)的降解效率提升了17%。最后在上述研究基础上制备了Zn掺杂的Cd S-MIL-100(Fe)@PAA基复合载体催化剂,得到了降解效率及光稳定性均有显著提升的光催化剂,实现了对制备三元复合负载型光催化剂的探索。
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