MoO3基复合物的制备及吸附与光催化性能研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sfyuya007
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近年来工业的快速发展引发了一系列严重的环境问题和生态危机,特别是印染、纺织、涂料等行业每年排放的大量富含有机染料的废水,已经对我国的水体环境安全构成了严重的威胁。纳米材料吸附和光催化氧化降解在染料废水处理领域具有众多优势,成为该领域的研究热点。纳米吸附材料通常具备远大于同种体相材料的比表面积,吸附位点数量庞大,普遍拥有优秀的吸附效果。光催化氧化技术是一种清洁、可持续的污染处理技术,通过半导体催化剂吸收太阳光能,激发的电子、空穴分别在水中产生相应的自由基从而实现染料分子的降解。单相半导体材料的光催化活性通常较差,因而人们常通过制备复合催化剂来增强催化剂的光催化活性,同时提高催化剂的稳定性。本文以MoO3纳米带为反应原料,采用简单的水热法分别制备了纳米花状MoS2、MoO2/MoO3复合催化剂、MoS2/MoO3复合催化剂。通过XRD、SEM、TEM、PL、EIS等多种测试表征手段对样品的光学、电化学以及表面形貌进行了分析,研究了纳米花状MoS2对有机染料的吸附性能以及MoO2/MoO3复合催化剂、MoS2/MoO3复合催化剂在可见光照射下对有机染料的光催化降解性能。论文的主要研究内容及成果如下:(1)以KSCN为还原剂,采用水热法将MoO3完全还原为MoS2,制备的纳米花状MoS2对RhB染料分子具有良好的吸附效应,最大吸附容量可达235.25 mg/g且吸附过程遵循Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。(2)以KSCN为还原剂,通过水热反应部分还原MoO3,制备的MoO2/MoO3复合催化剂对RhB以及其他具备光敏化效应的有机染料表现出优秀的光催化降解效应。复合催化剂中MoO2的负载量对光催化性能影响显著,10:1 MoO2/MoO3复合催化剂的光催化活性最高。在光催化反应过程中,MoO2/MoO3复合催化剂本身无法激发产生电子,但光敏化染料分子会激发出电子到其LUMO能级,注入MoO3导带后快速转移至MoO2表面并与H2O2反应生成羟基自由基(·OH),最终实现对染料分子的降解。(3)MoS2/MoO3复合催化剂具备纯MoO3和纯MoS2均不具备的可见光催化活性,负载在MoO3表面的MoS2有效的增强了复合催化剂对可见光的吸收。MoS2的负载量存在最优值,过多或过少均不利于光催化活性的最大化。H2O2能够有效加速复合催化剂降解RhB的光催化反应过程。
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