納米光催化材料的改性及降解有機染料廢水研究.pdf

1、水體污染是全人類目前需要共同解決的難點和熱點問題。面對日益嚴重的水體污染，尤其是有機染料等難降解廢水污染，研究者們在為此進行不斷地探索和嘗試，希望用更高效率的方式來解決嚴重威脅我們生命健康的污染問題。傳統(tǒng)的治理方法包括物理處理、化學(xué)處理和生物處理，但是這些方法對難降解有機物處理不夠徹底，且很可能造成二次污染。針對傳統(tǒng)方法的弊端，光催化降解技術(shù)就應(yīng)運而生，本論文通過對光催化材料做出了一系列的表征實驗，主要研究了TiO2、ZnO以及ZnO/

2、C3N4等光催化材料合成方法、對羅丹明B的降解效率，并探索了光催化材料的降解機理，主要包括以下幾個部分：
　　1、改良TiO2光催化活性的研究
　　采用不同方法制備TiO2時，發(fā)現(xiàn)利用四氯化鈦作為鈦源的模板法和水熱法制備出的TiO2顆粒細小、分布均勻，通過謝樂公式推算可以得知粒徑大約在10 nm以下，而且在模擬太陽光條件下光照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，甚至不常見的板鈦礦更能

3、促進光催化降解羅丹明B的效率，這是由于粒徑和晶體結(jié)構(gòu)均能影響對TiO2的光催化效率。
　　2、ZnO材料的制備及其性能研究
　　通過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）晶面生長趨勢減緩，沿（100）晶面生長的趨勢得到增強，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)實現(xiàn)了99.3%的降解效率，這說明

4、在冷凝回流條件下（002）和（100）晶面的生長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。并且整個光催化降解與氧缺陷有關(guān)，氧缺陷到達合適的濃度能夠促進光催化反應(yīng)的進行，氧缺陷濃度過高反而會增強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
　　實驗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?，并且在可見光光? h后降解效率提高到86.9%，相當于未球磨的C3N4可見光光照2h降解的效果，這說明球磨處理擴大了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混合材料進行球磨處理，所得到的材料表現(xiàn)出與C3N4球磨類似的薄層片狀結(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時球磨后催化