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粉煤灰是煤燃烧过程中经收尘器收集的细灰,是热电厂排放的主要固体废弃物。目前,随着国民经济发展对电力需求的增加,大量的粉煤灰也应运而生,粉煤灰的高附加值利用,不仅能够解决粉煤灰大量堆积造成的环境污染问题,同时对于建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。本文以粉煤灰(Fly Ash,FA)为原料,导电炭黑(Conductive Carbon Black,CCB)为导电介质,Na2SiO3·9H2O与KOH为碱性激发剂,通过水化反应制备掺入导电炭黑的粉煤灰基地质聚合物(Conductive Carbon Black/Fly Ash Geopolymer,CCB/FAG);以该导电复合材料为催化剂载体,采用浸渍法负载纳米NiO半导体,制备NiO负载型导电粉煤灰基地质聚合物(NiO/Conductive Fly Ash Geopolymer,Ni O/CFAG)复合材料催化剂;采用XRD、FESEM、FT-IR、TGA/DSC、XPS等手段对该催化剂进行表征;同时通过响应面设计方法(Response Surface Methodology,RSM)考察了其光催化碱性品蓝染料降解性能。XRD、FESEM及FT-IR结果表明:FA中的莫来石以及无定型铝硅酸盐玻璃体与激发剂KOH、Na2SiO3·9H2O反应,生成大量粉煤灰基地质聚合物(Fly Ash-based Geopolymer,FAG);其反应机理表现为无定型的硅铝酸盐在碱性介质中溶解,形成了活性的[SiO4]4-和[AlO4]5-四面体单体,单体发生缩聚反应,形成新的无定型的Si-O-Si(Al)网络结构。炭黑的掺入,能显著提高FAG的导电性能;当炭黑的掺量为4.5wt%时,该材料的电导率达到最大(0.64 S/m),且不随龄期的延长而变化,3 d抗压强度为18MPa,具备了一定的力学性能。XRD表征结果表明:炭黑并未参与水化反应,在地质聚合物基质中形成导电网络,承担传输电子的重要作用。采用初湿浸渍法,以NH4+-CCB/FAG为载体制备了系列负载型NiO/CFAG复合材料催化剂。XRD及XPS结果表明:当负载量小于9wt%时,NiO以无定型态均匀地分散于载体表面;负载9wt%NiO的9NiO/CFAG样品出现NiO的晶相峰,其二价Ni的2p3/2和2p1/2结合能分别为853.2 eV和871.2 eV。对CCB/FAG样品降解碱性品蓝染料性能进行了评价研究,结果表明:CCB的掺入能大幅度地提高CCB/FAG催化剂对碱性品蓝染料的光催化降解活性,其催化剂的电导率与染料的降解率成正比。炭黑掺量为4.5wt%的催化剂,光催化降解率最高,120min时为82.79%,表明炭黑在染料降解过程中起到传输光生电子,驱使光生电子与空穴得到高效分离的重要作用。应用响应面设计方法(RSM)考察了NiO/CFAG催化剂用量、活性组分负载量、染料浓度等因素对染料光催化降解率的影响。结果表明,影响NiO/CFAG光催化染料降解的主要因素为:NiO负载量>染料浓度>催化剂用量,最佳试验条件为催化剂用量0.07 g、染料浓度20mg/L、NiO负载量5 wt%时,碱性品蓝染料的降解率为100%,实验结果与预测值基本相符,表明该回归模型可靠。