MXene光催化作用机理及染料废水处理研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhougang1020
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着社会与经济的发展,人类对水资源的需求日益增大。同时染料合成、印染等工业废水的不断排放给水资源带来严重污染,加剧了水资源短缺。为了改善水污染问题,学者们加强了污水处理科学与技术的研究。MXene作为一种新兴的二维层状结构纳米材料,由于其特殊的结构,在光催化和膜分离等方面表现出显著的优越性。本文首先采用不同方法刻蚀Ti3AlC2获得了层片清晰的MXene,以有机染料的脱色降解作为研究对象,探究了不同添加量的MXene在模拟紫外光、日光和黑暗环境下对刚果红、甲基橙、罗丹明B等不同pH条件下的光催化处理。发现在模拟日光和紫外光条件下,实验所用染料在不同酸碱度时均可发生快速脱色降解。另外,将pH=2和模拟紫外光条件下催化甲基橙染液的MXene多次回收,4 h时三次回收再实验的脱色降解率达到96%以上。这表明MXene-Ti3C2具有可回收性。且该材料在模拟紫外光下辐照时间越长,其光催化性能越强。为了探究MXene对染料的光催化脱色降解机理,本文首先采用密度泛函理论计算了MXene纳米片的半导体特性,结果表明含Ti3C2结构的MXene有很强的金属导电性,没有半导体光催化能力。所以采用SEM、XRD和XPS等对前驱体Ti3AlC2、Ti3C2和高温水热条件下的Ti3C2进行了物相和形貌表征。结果显示,在高温水热条件下,Ti3C2作为内置钛源,生长出了TiO2纳米片,形成TiO2&Ti3C2纳米复合材料,构成了异质结。其中Ti3C2具有强金属性,在实验中起助催化作用。增强了电子空穴对之间的分离,延长了光生载流子的寿命,提高了光催化性。本文采用MXene纳米片作为无机纳米添加剂,以醋酸纤维素(CA)为高分子基体材料,成功制备了一系列综合性能优异的MXene/CA混合基质膜(MMMs)。当MXene质量分数为3%时,在0.3 MPa下测得膜对各染料及盐溶液的截留率为99%(刚果红)、100%(龙胆紫)和89.6%(Na2SO4),截留效果良好。且该膜对Na2SO4的通量相对较高(约4.8 L/m2h)。这表明该膜对染料和无机盐具有优异的分离选择性。另外,将膜静态浸泡在50%N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中12天,膜性能没有下降,即经过交联的膜表现出良好的耐溶剂性。另一方面亲水性MXene的引入提高了分离膜的抗污性能。
其他文献
涂层技术是金属腐蚀防护方法中最经济实用、最有效的一种手段。传统的涂层是将单一的防锈颜料与树脂共混而制得,但其对金属的防护作用单一。而缓蚀剂和防锈颜料复合可获得比
锰锌铁软磁材料在电子信息领域应用广泛,目前工业上的制备方法多采用纯度较高的金属化合物,一定程度上限制了锰锌铁软磁材料的发展。本实验以锰矿和锌精矿为原料,通过湿法冶
制革工业被誉为是一个“资源高消耗”的行业。制革中可产生大量含胶原废弃物,是一种生物质资源,若未得到有效处置,不仅造成环境污染,也会产生极大的资源浪费。牛腱等食品工业
国内外学者对于平面连杆机构的研究从未停止,对于平面连杆机构的研究方法也不断革新,研究重点从对二连杆机构的研究拓展到多自由度多连杆的研究,对平面连杆机构的应用范畴也
聚乳酸是一种高模量、高强度的生物可降解热塑性聚酯,具有良好的生物相容性和环境友好性,是目前最具有发展前景的环保材料之一。然而,由于纯聚乳酸脆性大、疏水性强,极大地限
本文通过实验与模拟相结合的方式研究了微波电场作用下噻吩在加氢脱硫活性组分硫化钼上的吸附行为,并对微波作用下汽油模型化合物的加氢脱硫路径的测性从实验上进行了验证。
页岩气是一种资源储量大、开发潜力大且高效清洁的非常规能源。本文选取了四川地区上奥陶系五峰组与志留系龙马溪组页岩,对样品进行包括地质参数测定与孔隙结构特征的基本性
少自由度并联机构具有构造简单、驱动数目少、制造成本低、精度高等诸多优点,近年来一直都是并联机构学的研究热点,尤其是具有空间三平移一转动的(3T1R)并联机构和空间三平移
化学学习倦怠是指学习者在学习过程中受施教者、学业氛围、家庭环境等外界因素及学习者自身心理因素、身体状况等多方面影响所呈现出的一种消极状态。其不但能够反映当前高中
目的:研究UBQLN2基因的表达对食管鳞癌细胞放射敏感性的影响,并探究其可能的机制。方法:通过siRNA转染技术下调食管鳞癌Ec109、KYSE-30细胞株UBQLN2的表达水平;通过细胞克隆形成实验和western blot技术检测下调UBQLN2表达水平对食管鳞癌细胞(ESCC)放射敏感性的影响。通过RNA-seq实验方法筛选UBQLN2基因的下游靶基因,通过western blot实验、细胞