海胆状TiO2/ZnO复合微球的制备及光催化性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fengye3355
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
二氧化钛(TiO2)拥有优异的光电性能和稳定性,在光催化领域具有重要的应用前景。然而,TiO2的带隙较宽(3.2 e V),只能吸收紫外光,并且在单一半导体材料中光生电子-空穴对的复合率较高,导致TiO2光催化剂存在着对太阳光的利用效率低和光催化效率低等问题。针对上述问题,本文基于ZnO纳米材料和Au纳米颗粒,通过构筑异质结构并利用贵金属的局域表面等离子体共振效应(LSPR)来提高TiO2材料的光催化性能,主要研究内容和结果如下:1.首先采用简单的两步水热法,以草酸钛钾为钛源制备海胆状TiO2微球,然后以六水合硝酸锌为锌源在TiO2表面沉积ZnO纳米颗粒,从而制备了海胆状TiO2/ZnO复合微球,其具有较大的比表面积(131 m~2/g)和适宜的孔结构(平均孔径为11.75 nm、孔体积为0.42 cm~3/g),并且TiO2与ZnO紧密接触形成II型异质结,有利于光生电子-空穴对的分离,促进光催化性能。其次,深入研究了该复合微球对盐酸四环素(TCH)的紫外光催化降解作用,并对ZnO的负载量进行了优化。在紫外光照射下(300 W氙灯),ZnO与TiO2的质量比为8 wt%的复合微球(TZ60)表现出最优异的光催化性能(催化剂用量为0.5 g/L),光照4 h后对初始浓度为100 mg/L的TCH的去除率为99.3%,反应速率常数为0.01588 min-1。如此优异的光催化性能在于复合微球对TCH的较强吸附能力(51 mg/g);主要活性物质h+和?O2-导致TCH发生了脱甲基、碳-碳双键断裂和碳-氧双键形成等过程,首先将TCH降解为中间产物,然后再进一步被降解为小分子有机物或矿化为CO2、H2O等无机物(矿化率为41.4%)。2.采用柠檬酸钠还原法,在海胆状复合微球TZ60表面原位生长Au纳米颗粒(粒径为10-25 nm),制备了一系列不同Au负载量的Au-TiO2/ZnO复合材料。在LSPR的作用下,Au-TiO2/ZnO复合材料的吸收光谱范围被拓展到可见光区域,并且Au纳米颗粒与半导体材料紧密接触形成肖特基结,能够延长光生电子-空穴对的寿命,进而提高复合材料的可见光催化活性。以甲基橙(MO)和TCH作为目标降解物,对材料的可见光催化性能进行评价,结果表明,Au质量百分比为1 wt%的复合材料(ATZ2)具有最显著的光降解效果。与TZ60相比,复合材料ATZ2对MO和TCH的去除率分别提高了2.73倍和0.64倍,反应速率分别提高了3.50倍和2.57倍。
其他文献
莲藕是一种广泛种植的淡水水生植物,具有很高的营养价值和药用价值。淀粉是莲藕中最主要的营养成分。目前有关莲藕淀粉的研究主要集中在分离纯化和理化性质方面,关于其在生物医药、功能性食品等领域的应用研究很少被报道。然而,天然莲藕淀粉的低溶解度和表面零电荷特性在很大程度上限制了它的应用,为了提高莲藕淀粉的水溶性并使其带有一定的电荷量,本研究对莲藕淀粉进行氧化改性得到氧化莲藕淀粉(OLRS)。木犀草素(lut
矿山开采过程中产生的矿坑涌水是极具危害的地质问题,因矿区水文地质条件的复杂性以及矿区开采过程的连续性,使得矿坑涌水量往往难以被准确预测,而对于复杂矿区在采动条件下矿坑涌水量预测更是水文地质领域研究焦点与难点。本文以芜湖龙塘沿铁矿为研究对象,根据研究区工程基础资料分析区域水文地质条件。在此基础上利用解析法对-320m、-480m水平进行矿坑涌水量预测。根据矿区实际开采时间过程制定采动条件下的两个开采
本文将肌原纤维蛋白(myofibrillar protein,MP)与小麦面筋蛋白(wheat gluten,WG)作为研究的对象,研究谷氨酰胺转氨酶(TGase)对肌原纤维蛋白/小麦面筋蛋白凝胶结构及功能性质的影响,阐述其凝胶化机理;研究预乳化大豆油与预乳化猪油对TGase酶促肌原纤维蛋白/小麦面筋蛋白凝胶的结构及功能性质的影响,阐述其机理;在此基础上研究谷氨酰胺转氨酶处理对添加面筋蛋白的肉糜制
扩展青霉菌(Penicillium expansum)是影响水果产业的重要致病菌,其产生的棒曲霉素是造成食品和果蔬制品污染的重要来源,给采后果实带来巨大的经济损失。发掘扩展青霉菌侵染采后果实的毒力因子,对扩展青霉菌的防治及减少其带来的经济损失具有重大意义。热休克转录因子(Heat shock transcription factor,Hsf)是介导真核生物的应激反应的重要调控因子,在许多病原菌中发
硝酸盐污染是造成水环境恶化的重要原因之一。传统硝化-反硝化脱氮工艺需要额外补充碳源,因此易存在二次污染的问题。近年来,以无机物作为电子供体的新型自养反硝化工艺受到了广泛关注。其中,铁自养反硝化工艺因安全性高、成本低廉等优势展现出广阔的应用前景。然而,目前其反硝化过程机理仍不明晰。因此,本研究构建了铁自养反硝化系统作为研究对象,根据不同营养条件下的基质降解趋势,结合动力学模型对其自养反硝化的脱氮性能
冶金工业在国民经济中起着重要作用,核能技术在各行业的应用也越来越广泛。在金属冶炼和核反应堆运行的过程中,如果高温熔融物与冷却剂非正常接触(fuel-coolant interaction,简称“FCI”)就有可能导致强烈的爆炸。近年来冶金行业发生了大量的安全事故,其中蒸汽爆炸事故就是其中之一。在核能领域,也有类似的事故发生。由于发生蒸汽爆炸的时间极短,其中涉及的物理现象又十分的复杂,因此其爆炸机理
随着我国经济和城市化进程的快速发展,因不合理开采造成的地下水环境问题越来越突出,对水源地地下水资源的科学评价和可持续开发利用方案的确定乃当务之急。本文以宿州市城西水源地为例,在综合分析水源地及其区域地质水文地质条件基础上,概化水文地质概念模型,利用地下水数值模拟软件建立了研究区地下水水流数值模型开展了研究区地下水资源状况评价工作。经过矫正验算,确定了研究区的的地下水最大可开采量。并在此基础上结合研
随着社会工业发展,工业污染日益严重,特别是在重金属的处理方面还存在很多缺陷。工业废水的随意排放,化学农药的肆意使用,均可对环境造成严重的污染。在自然环境中,重金属污染日益严重,特别是铜离子,它所造成的危害大大影响着生态平衡,而日常生活中的铜超标更是会带来很多安全隐患。因此实现对铜离子的定量检测具有重要的研究意义,可以大大降低人体摄入过量铜离子的概率。本文基于核酸功能探针建立了两种方法对铜离子检测展
随着经济的快速发展,人类对于健康食品的需求越来越高。花青素不仅可以作为天然色素,同时其具有的抗肿瘤、抗衰老、抗炎症等重要功效。本文以黑米中提取的矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(C3G)与月桂酸经过酶法酰化生成的酰化产物(L-C3G)为研究对象,研究了酰化产物的益生元和免疫活性。(1)模拟人体胃肠道环境,研究了C3G和L-C3G的抗消化性。体外模拟消化模型分为两个阶段:模拟四小时胃液消化和四小时肠道消化
近年来,随着经济水平的快速发展以及人类生活水平的快速提高,水污染问题日益突出,其中工业废水是引起水体污染最重要的原因。而工业废水中含有的大量重金属离子如镉、铜、镍,这些重金属离子具有难降解、易富集、毒性大等特点,严重威胁到了动植物和人类的健康。因此,如何有效治理水体重金属污染是保护生态环境和保障人类健康的一项严峻而紧迫的工作。本课题采用香蕉皮为原料,用戊二醛交联法和冷冻干燥法两种方法,制备了氨基化