Ti基MOFs材料改性Bi2WO6复合材料的制备及其光催化降解水体污染物研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:edisonckw
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
近年来,由于能源危机和环境污染的加剧,光催化技术作为绿色高效的高级氧化技术,其反应条件温和,不消耗除光之外的其他物质,不产生二次污染,因而关于光催化技术的研究与应用进展倍受关注。作为光催化技术的核心,简单易得、绿色无毒、性能优越、稳定性较好的光催化剂的研发一直是科研工作者们的研究重点。本文以钙钛矿结构的钨酸铋(Bi2WO6)材料作为研究重点,并在合成过程中引入比表面积较大且具有高度多孔纳米结构的钛基金属有机框架(Ti-MOFs)材料制备得到Ti-MOFs修饰的Bi2WO6复合光催化材料,并通过对污染物的降解来评估其催化活性。采用多种表征方法分析复合材料的组成、结构、形貌、光学及电化学性质,整合所有研究数据探究可能的光催化机理。具体研究内容如下:首先通过溶剂热法制备得到白色的MIL-125(Ti)材料,并在Bi2WO6的制备过程中引入不同量MIL-125(Ti)材料构筑MIL-125(Ti)/Bi2WO6复合材料。电子扫描电镜(SEM)与电子透射电镜(TEM)显示Bi2WO6纳米薄片均匀分布在MIL-125(Ti)材料的表面。在可见光照射下,以盐酸四环素(TC)为目标污染物来评估MIL-125(Ti)/Bi2WO6复合材料的光催化性能,结果表明MIL-125(Ti)/Bi2WO6复合材料的光催化活性明显优于Bi2WO6单体材料,其中5wt%MIL-125(Ti)/Bi2WO6材料表现出最好的光催化降解性能。光电化学表征显示,MIL-125(Ti)/Bi2WO6复合材料的光生载流子的产生及分离率较高且复合率较低,进而能够有效提升光催化性能。自由基捕获实验和电子自旋共振(ESR)分析结果表明超氧自由基(·O2-)和空穴(h+)是反应中主要活性物种,并对其降解机理进行了深入探究。在第二章的基础上,通过引入含有氨基基团的Ti-MOFs材料即NH2-MIL-125(Ti)与Bi2WO6单体材料复合,构筑NH2-MIL-125(Ti)/Bi2WO6复合材料。将氨基诱导生长在MIL-125(Ti)上形成NH2-MIL-125(Ti),可以构建从氨基到金属节点的配体-金属电荷转移带(LMCT),进一步将电子转移至Ti-氧团簇即通过还原Ti4+生成Ti3+形成能带,拓宽可见光吸收范围,进而提升催化性能。检测表征结果表明NH2-MIL-125(Ti)/Bi2WO6材料对可见光的吸收明显加强。通过光催化降解盐酸四环素(TC)及罗丹明B(RhB)评估NH2-MIL-125(Ti)/Bi2WO6催化剂的催化性能。此外,还探究了材料的结构形貌、光学和电化学性质及其对催化材料光催化活性的影响,最后根据表征结果给出了可能的光催化降解机理。在光催化剂改性方面,纳米结构和微观结构的调控起着关键作用。为进一步研究MOFS材料与Bi2WO6材料复合催化剂的发展,第四章中继续使用氨基化的NH2-MIL-125(Ti)与改性后Bi2WO6材料相结合以探究材料的光催化性能。对Bi2WO6材料的改性采用的是通过调节反应过程中的pH值来调控Bi2WO6材料的形貌,生成纳米薄片组装的微球状Bi2WO6材料。氨基化NH2-MIL-125(Ti)与纳米片组装的微球状Bi2WO6材料构筑的复合材料通过简易的水热法制备得到,通过SEM、TEM等表征手段发现复合材料的形貌相较于S-Bi2WO6单体材料并没有很明显的改变,NH2-MIL-125(Ti)掺杂在微球S-Bi2WO6材料的纳米片之间且被S-Bi2WO6纳米片覆盖,二者紧密结合;通过氮气吸附-脱附等温线(BET)、DRS表征发现复合材料的比表面积增加,光响应范围拓宽;通过光电流,阻抗等电化学分析发现复合物在光照条件下,光生电子与空穴对的分离率增加,复合率降低,很大程度上促进了光催化性能的提升。光催化降解实验以TC作为目标污染物,在可见光照射下的降解活性来评估所得到材料的光催化活性,研究发现,NH2-MIL-125(Ti)/S-Bi2WO6复合材料相比于单体材料的光催化性能显著增强,且当NH2-MIL-125(Ti)的引入量为5 wt%时,光催化性能最佳。最后通过ESR及自由基捕获实验来验证光催化降解过程中形成并起关键作用的活性物种为超氧自由基(·O2-)与空穴(h+)。整合所有的实验结果与表征谱图分析推测出可能的光催化机理。
其他文献
以聚丙烯酰胺、甲醛、二甲胺和巯基乙酸(TGA)为原料,通过化学反应制备出新型重金属絮凝剂巯基乙酰化胺甲基聚丙烯酰胺(MAAPAM);以MAAPAM对水样中Cu(II)的去除性能为考察目标,
近年来,在经济全球化、航空运输自由化的国际背景下,跨国并购热潮已经从电信、金融、汽车、医药及互联网行业延伸至民航业。国外众多航空公司将跨国并购作为全球资源配置的一种重要手段,在我国,海航也进行了大量跨国并购探索,航空运输业成为了服务业中典型的跨国并购主战场。然而,大量发生的航空公司跨国并购案例是否为企业带来价值增长,以及哪些因素影响着企业绩效是需要深入研究的问题。本文聚焦于全球航空公司跨国并购活动
【正】 讷河市有一江四河、六大水利灌区,水库、池塘、泡沼星罗棋布,总水面达12.9万亩,水资源十分丰富。近年来我市稻田种植面积不断扩大,用水量迅猛上升。为了进一步提高水
目的建立姜黄中6种重金属(砷、汞、铜、铅、镉、铬)的检测方法,测定不同产地姜黄中重金属残留含量。方法样品经微波消解,采用石墨炉原子吸收法测定铜、铅、镉、铬的含量;采用
利用平面动力系统分支理论研究广义(N+1)维Boussinsq方程的有界行波解,得到了参数分支集及系统的相图,进而求出了该方程在不同参数条件下孤立波解及周期波解的所有可能的精确表
采用溶剂辅助研磨法制备了阿折地平一马来酸复合物,应用XRD,DSC,IR,Raman,THz,ssNMR等手段对复合物进行表征,以探讨阿折地平与马来酸之间作用力的类型;采用溶解度方法推导和计算了二
【正】 在普天同庆香港回归的欢乐气氛中,我们省水产局十六名离岗老同志,应邀来到了这嫩水之滨的石人沟渔场。昔日故旧重相聚,胜似来了“娘家人”,经过十余载分别,今又欣慰相
【正】 赵连胜同志自1990年至1995年先后在《渔业经济研究》刊物上发表了有关稻田养鱼的文章24篇,15.1万字。其中有5篇论文在全国获奖。发表在《渔业经济研究》1993年第4期上
转座子(Transposon, Tn),是在生物界广泛分布的,能够在基因组上自主复制和转移的一段DNA序列。转座子能够有效介导基因转移,在转基因和基因捕获等研究中具有很高的应用价值。
研究了一类具有非线性发生率的传染病动力学模型.通过计算得到了模型的基本再生数的表达式.当基本再生数大于1时,应用第2加性复合矩阵理论给出了地方病平衡点全局渐近稳定的充分