论文部分内容阅读
在科技飞速发展的同时,环境问题也越来越严重,人们也意识到了环境问题的窘迫性。光催化法是一种新的处理分解污水中有机物的方法,如何制备出光催化活性优越的催化剂和完善处理污水的工艺,成为研究者们不断追寻和探索的目标。本文以石墨粉为原料,利用改进的Hummers法制备出了氧化石墨,再利用简单的溶剂热法以氧化石墨、六水合硝酸锌和氢氧化钠为原料制备出ZnO-石墨烯复合催化剂,还使用不同的金属离子对ZnO-石墨烯复合催化剂进行掺杂改性,制得金属离子掺杂的复合催化剂。并且通过SEM、XRD、FT-IR的表征手段对复合催化剂的形貌、结构进行了表征。首先,以复合纳米材料ZnO-石墨烯为催化剂,以甲基橙为模拟污染废水,进行降解实验,测试在不同条件下制备的催化剂的光催化活性,并利用正交实验对催化剂合成条件进行优化。实验结果表明,最佳制备工艺条件为石墨烯负载量1%,反应液pH值11,反应温度16O°C,反应时间20h,在此条件下制备的催化剂光催化活性最强,对甲基橙的降解率达到94.74%,且光催化活性比纯ZnO的光催化活性更优越。其次,使用不同金属掺杂的ZnO-石墨烯复合催化剂进行降解实验,比较其催化活性,结果表明,其中Al掺杂的催化剂降解效果最好。同时探究了 A1掺杂量对催化剂光催化性能的影响,结果表明,原子比Al:Zn=2:50时,降解效果最好,降解率达97.14%。最后,利用Al/ZnO-石墨烯在2根功率为40w的紫外灯的照射下对甲基橙模拟染料废水进行降解实验,并通过正交试验对工艺进行优化。实验结果表明,最佳工艺条件为:催化剂使用量0.1g,初始pH值13,初始浓度20mg/L,反应时间2.5h,废水降解率达到99.16%。