氧化钴基异质结高效光电催化剂的制备及光电催化降解研究

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随着社会的发展,抗生素在人类医疗和畜牧业的应用愈加广泛,造成大量的抗生素排放到自然水体中。自然界存留的抗生素不仅会对自然环境造成严重的破坏,也会沿着食物链进入人体,极大地损坏人类的身体健康。寻找有效的抗生素降解技术是十分必要和迫切的。光电催化是一种潜力巨大的新兴降解技术,具有高效降解和绿色环保等特点。本文设计和制备了松针状多层CoSnO3@CoO纳米复合材料,蒲公英状多层Ag2O@CoO纳米复合材料,菊花状多层Bi2S3@CoO纳米复合材料,用于有机污染物和无机污染物的光电催化降解研究。本文的研究主要内容如下。(1)采用简单的两步水热法成功制备三维松针状CoSnO3@CoO纳米复合材料,使用粉末衍射(XRD)、光电能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等技术对CoSnO3@CoO纳米复合材料的结构、组成、微观形貌等进行表征。通过实验结果可知,CoSnO3纳米空心立方盒成功地负载到纳米花状CoO上,形成三维松针状CoSnO3@CoO纳米复合材料。CoSnO3@CoO纳米复合材料具有表面粗糙和多孔的结构特点。和单独制备的CoSnO3和CoO材料相比,CoSnO3@CoO纳米复合材料具有更好的可见光吸收性能和更优异的导电性能,进而产生了更大的光电流。CoSnO3@CoO纳米复合材料作为光氧阳极进行降解反应,详细考察了催化反应的影响因素,CoSnO3@CoO纳米复合材料对TC的光电催化降解降解效率为60.68%。此外,CoSnO3@CoO纳米复合材料对CTC的光电催化降解效率达到70%。根据Mott-Schottky实验和自由基捕获实验的结果,探究了CoSnO3@CoO纳米复合材料的光电催化机理。(2)采用简单的水热法成功制备三维蒲公英状Ag2O@CoO纳米复合材料,使用粉末衍射(XRD)、光电能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等技术对Ag2O@CoO纳米复合材料的结构、组成、微观形貌等进行表征。通过实验结果可以知道,Ag2O纳米颗粒成功地负载到纳米花状CoO上,形成蒲公英状多层Ag2O@CoO纳米复合材料。Ag2O@CoO纳米复合材料具有更好的可见光吸收性能和更优异的导电性能,进而产生了更大的光电流。材料作为光阴极进行降解反应,详细考察了催化反应的影响因素,Ag2O@CoO纳米复合材料对Cr(VI)的光电催化还原效率为95%。此外,Ag2O@CoO纳米复合材料对对硝基苯酚降解效率达到82%。探究了Ag2O@CoO纳米复合材料的光电催化机理。(3)采用简单的水热法成功制备三维菊花状Bi2S3@CoO纳米复合材料,使用粉末衍射(XRD)、光电能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等技术对Bi2S3@CoO纳米复合材料的结构、组成、微观形貌等进行表征。通过实验结果可以知道,Bi2S3纳米片成功地负载到纳米花状CoO上,形成菊花状多层Bi2S3@CoO纳米复合材料。Bi2S3@CoO纳米复合材料具有更优异的可见光吸收性能和更优异的导电性能,进而产生了更大的光电流。详细考察了催化反应的影响因素,Bi2S3@CoO纳米复合材料对TC的光电催化降解效率为90%。此外,Bi2S3@CoO纳米复合材料对CTC也行进了有效的降解。根据Mott-Schottky实验和自由基捕获实验的结果,探究了Bi2S3@CoO纳米复合材料的光电催化机理。
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