納米光催化材料的改性及降解有機(jī)染料廢水研究.pdf

1、水體污染是全人類(lèi)目前需要共同解決的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。面對(duì)日益嚴(yán)重的水體污染，尤其是有機(jī)染料等難降解廢水污染，研究者們?cè)跒榇诉M(jìn)行不斷地探索和嘗試，希望用更高效率的方式來(lái)解決嚴(yán)重威脅我們生命健康的污染問(wèn)題。傳統(tǒng)的治理方法包括物理處理、化學(xué)處理和生物處理，但是這些方法對(duì)難降解有機(jī)物處理不夠徹底，且很可能造成二次污染。針對(duì)傳統(tǒng)方法的弊端，光催化降解技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生，本論文通過(guò)對(duì)光催化材料做出了一系列的表征實(shí)驗(yàn)，主要研究了TiO2、ZnO以及ZnO/

2、C3N4等光催化材料合成方法、對(duì)羅丹明B的降解效率，并探索了光催化材料的降解機(jī)理，主要包括以下幾個(gè)部分：
　　1、改良TiO2光催化活性的研究
　　采用不同方法制備TiO2時(shí)，發(fā)現(xiàn)利用四氯化鈦?zhàn)鳛殁佋吹哪０宸ê退疅岱ㄖ苽涑龅腡iO2顆粒細(xì)小、分布均勻，通過(guò)謝樂(lè)公式推算可以得知粒徑大約在10 nm以下，而且在模擬太陽(yáng)光條件下光照2 h的降解羅丹明B的效率分別為99.2％和98.7%。此外，銳鈦礦比金紅石，甚至不常見(jiàn)的板鈦礦更能

3、促進(jìn)光催化降解羅丹明B的效率，這是由于粒徑和晶體結(jié)構(gòu)均能影響對(duì)TiO2的光催化效率。
　　2、ZnO材料的制備及其性能研究
　　通過(guò)冷凝回流方法制備得到棒狀六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO光催化材料，晶體尺寸隨溫度提升不斷增大，并且ZnO沿（002）晶面生長(zhǎng)趨勢(shì)減緩，沿（100）晶面生長(zhǎng)的趨勢(shì)得到增強(qiáng)，且形貌由圓球狀或者紡錘體變成條狀或者棒狀。105℃冷凝回流4 h的ZnO光催化材料在汞燈下光照2 h內(nèi)實(shí)現(xiàn)了99.3%的降解效率，這說(shuō)明

4、在冷凝回流條件下（002）和（100）晶面的生長(zhǎng)程度最適合光催化降解，可以產(chǎn)生大量光生電子和空穴，并且紡錘狀晶粒有助于抑制光生電子和空穴的復(fù)合，從而大大提高了光催化降解羅丹明B的效率。并且整個(gè)光催化降解與氧缺陷有關(guān)，氧缺陷到達(dá)合適的濃度能夠促進(jìn)光催化反應(yīng)的進(jìn)行，氧缺陷濃度過(guò)高反而會(huì)增強(qiáng)光生電子和空穴的復(fù)合，影響降解效率。
　　3、ZnO/C3N4復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料的性能研究
　　實(shí)驗(yàn)首先研究了高速球磨方法處理C3N4的方法

5、，球磨后C3N4由層層疊加狀態(tài)變?yōu)槠瑺?，并且在可?jiàn)光光照1 h后降解效率提高到86.9%，相當(dāng)于未球磨的C3N4可見(jiàn)光光照2h降解的效果，這說(shuō)明球磨處理擴(kuò)大了C3N4的光響應(yīng)范圍，提高C3N4的光敏感性。在此基礎(chǔ)上，將C3N4/ZnO混合材料進(jìn)行球磨處理，所得到的材料表現(xiàn)出與C3N4球磨類(lèi)似的薄層片狀結(jié)構(gòu)，與純ZnO球磨后復(fù)合材料相比，隨著C3N4比例的增加在降解效率上都有了顯著提高，并且在ZnO與C3N4的比例為1:0.1時(shí)球磨后催化