纳米W18O49基复合材料的制备及其性能研究

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:corbet2003
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近年来,半导体氧化物在许多能源和环境问题上的应用引起了非常大的关注。在众多的半导体中,由于W18O49在太阳光谱范围内其异常缺陷结构,被认为是红外光照射光催化系统的潜在候选材料。然而,W18O49单独在红外光下发射热电子,使得电荷难以分离,不能直接攻击染料等有机污染物,而且吸附性能差。为了达到理想的红外光响应光催化性能和吸附性能,高效的电子空穴传输、高吸附率是光催化剂和吸附剂的先决条件。本文通过引入聚吡咯(PPy)和多孔碳材料与W18O49复合制备了纳米W18O49基复合材料,分别提高了W18O49在光催化性能和吸附性能上降解染料的能力,具体研究内容如下:首先,用一种简单的溶剂热方法合成具有高光催化活性的PPy/W18O49纳米复合材料,引入的PPy改善了W18O49电荷分离能力从而提高了其红外光催化活性。通过对甲基橙、亚甲基蓝和苯酚的降解效果证明了制备的纳米复合材料的红外光催化性能。XRD分析表明,PPy的存在没有改变W18O49的晶体结构和形貌。在紫外-可见漫反射光谱中可以明显观察到PPy/W18O49复合光催化剂在红外区有强吸收。与纯W18O49相比,引入PPy使制备的PPy/W18O49复合材料对苯酚的降解率从7.36%提高到35.71%,对甲基橙降解率从12.29%提高到72.53%,亚甲基蓝降解率从10.72%提高到45.86%。红外光催化降解效率的提高被认为是由引入的PPy引起的协同效应,导致电荷分离增强,因此,有效地阻碍了光生电子和空穴的重组,并导致有机染料快速降解。其次,分别以饼干、废弃轮胎橡胶为碳源制备了碳/W18O49纳米复合材料,引入多孔碳材料制备的碳/W18O49纳米复合材料,结合W18O49的红外光催化性能和多孔碳的高吸附性,不仅提高了纳米W18O49基复合材料的吸附性能以及吸附速率,还可以在红外光照射下对染料进行光催化再生,使碳/W18O49纳米复合材料具有红外光催化可再生能力。结果表明,使用过期苏打饼干为碳源制备的碳/W18O49纳米复合材料对亚甲基蓝的降解率从58.98%提高到95.43%,使用废弃轮胎橡胶为碳源制备的碳/W18O49纳米复合材料对结晶紫的降解率从55.94%提高到72.77%。而且分别对用过的两种纳米复合材料进行了光催化再生试验,5次再生循环试验后其对染料的降解率的降低可以忽略不计。从而实现了碳/W18O49纳米复合材料高效快速的去除染料并且再生循环使用中表现了良好的稳定性。
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