【摘 要】
：
半导体光催化技术,可用于处理废水中的多种有毒有害物质,被认为是当下最具前途的太阳能利用方式。在众多半导体材料中,CeO2具有的高储氧能力和相对容易地在Ce3+和Ce4+之间穿梭的能力,使得CeO2被广泛应用于光催化降解污染物方面。但不可避免的是,在实际应用中由于CeO2内部带隙较宽,导致其存在光利用率低,光生载流子寿命短且易复合等缺陷,限制了其在污水处理中的实际效果。因此,设计一种对可见光及近红外
论文部分内容阅读
半导体光催化技术,可用于处理废水中的多种有毒有害物质,被认为是当下最具前途的太阳能利用方式。在众多半导体材料中,CeO2具有的高储氧能力和相对容易地在Ce3+和Ce4+之间穿梭的能力,使得CeO2被广泛应用于光催化降解污染物方面。但不可避免的是,在实际应用中由于CeO2内部带隙较宽,导致其存在光利用率低,光生载流子寿命短且易复合等缺陷,限制了其在污水处理中的实际效果。因此,设计一种对可见光及近红外光有广泛吸收且具有高电荷分离率的新型氧化铈基光催化剂,并将其应用于废水处理具有重要的意义。鉴于纯CeO2半导体光催化剂在应用中的缺点,本文以双层氧化铈空心半导体材料为基础,通过构建异质结并在界面负载碳量子点(Carbon Quantum Dots,CQDs)的方式,合成了一系列新型半导体光催化剂。以RhB、Cr(Ⅵ)及四环素(TC)为模拟污染物,评估材料对有机污染物、无机有毒物质及抗生素废水的处理效果,并对复合材料可能的作用机制进行解释。主要包含内容如下:(1)CQDs修饰的CeO2@TiO2异质结的制备及光催化降解污染物的应用研究。采用小组独创的方法合成双层CeO2空心材料(Double-layer Cerium Oxide,D-CeO2),负载CQDs后使用溶胶凝胶及煅烧法制得D-CeO2:CQDs@TiO2纳米复合空心材料。在对材料的形貌及光、电化学特性进行详细分析后,着重探究了材料对RhB及Cr(Ⅵ)的光降解性能,并提出D-CeO2:CQDs@TiO2纳米复合空心材料在光催化降解实验中可能的作用机制。实验证明,D-CeO2:CQDs@TiO2纳米复合空心材料比纯物质有着更高的光催化活性。在可见光照射下,与D-CeO2及TiO2相比,D-CeO2:CQDs@TiO2纳米复合空心材料对RhB的降解率分别是两种纯物质的22.76倍与3.55倍;对Cr(Ⅵ)的降解率分别是D-CeO2及TiO2的8.56倍和2.25倍。根据实验结果及能带理论,我们推测表面修饰CQDs的D-CeO2双层空心材料与TiO2成功构建了Ⅱ型异质结,有效提高了光生载流子的分离效率,进而提升了复合材料降解污染物的能力。(2)CQDs修饰的富氧空位CeO2/BiOCl异质结的制备及光催化降解污染物的应用研究。将制得的D-CeO2在氩-氢混合气氛下煅烧,并负载CQDs,而后以此为基底,继续采用水热技术,构建富含氧空位的D-CeO2:CQDs/BiOCl纳米复合空心材料。通过探究CeO2壳层,BiOCl浓度,CQDs浓度等因素对有机染料RhB及金属离子Cr的可见光降解性能的影响,我们得出在BiOCl浓度为5%时,D-CeO2:CQDs/BiOCl纳米复合空心材料拥有较强的光降解活性;同时也发现CQDs的浓度对D-CeO2:CQDs/BiOCl纳米复合空心材料的光降解活性影响较小。生成的D-CeO2:CQDs/BiOCl异质结内部,同时存在着大量的氧空位(Oxygen Vacancy,OVs),这些OVs和CQDs的协同作用增强复合物材料的可见光吸收和实现有效的载流子分离,进而提高了材料的可见光活性。(3)CQDs修饰的富氧空位CeO2@WO3异质结的制备及光催化降解污染物的应用研究。以负载CQDs的D-Ce02为基底,采用先水热后氩-氢混合气煅烧的方式,合成富含氧空位的D-CeO2:CQDs@WO3纳米复合空心材料。可见光下,以RhB,Cr(Ⅵ)及TC为模拟污染物,评估材料处理污染物的能力,并确定材料中WO3的最佳掺杂比。研究表明,相较于D-CeO2与WO3,合成的D-CeO2:CQDs@WO3纳米复合空心材料表现出更为优秀的光催化活性,并且与RhB,Cr(Ⅵ)和TC反应时,材料中WO3的最佳掺杂比分别为1:1,1:1和3:2。WO3与D-CeO2两者间拥有匹配的能级,利于形成异质结,增强了对可见光的吸收利用,同时在OVs及CQDs的共同作用下促进了光诱导电荷载流子的有效分离,在几种物质的协同促进下,赋予了 D-CeO2:CQDs@WO3纳米复合空心材料较好的光催化活性。综上所述,本文制备的三种双层氧化铈空心结构异质结材料,在一定程度上改善了单一材料面临的光利用率低,光生载流子易复合等缺陷,为利用光催化技术处理废水中的多类污染物提供了新思路。
其他文献
汉绣作为中国传统刺绣工艺之一,代表着上下五千年的中国传统工艺特色,因其独特的工艺技法及艺术审美价值,于2008年6月被国务院批准列入第二批国家非物质文化遗产名录。它不仅有着悠久的历史文化根源,也是一项具有代表性的传统手工技艺。如今,传统手工艺的生存现状引人深思,怎样在既不失自己本身的艺术特色,又可以继续创新发展成为了亟需解决的问题。面对时代的召唤,在保护传统手工艺的同时,将现代设计与传统技艺相结合
近年来我国的养老问题逐渐严重,再加上长期城乡二元化结构,阻碍了农村经济发展,经济的薄弱和资源的稀缺导致农村老人的养老问题成为一个不可小视的社会问题。居家养老因其离家近、费用低、符合多数农村老年人的养老观念等特点,成为绝大多数农村老人的养老选择。但在实际实施的过程中,存在供需错位、养老资源利用率不高、养老服务投入有限的问题,因此准确识别居家养老服务的准确性、合理性和供需匹配度,直接影响到农村老年人老
非侵入式脑机接口是一种能够在人脑与外部设备之间直接建立通讯的人机交互技术,具有操作便捷、风险性小等优点,在医疗康复、教育、军事、娱乐和智能家居等领域具有重要的应用价值。多脑电模式混合的脑机接口有利于获得更高的识别率和精度,输出更加稳定。本文主要对脑机接口研究领域的运动想象(Motor Imagery,MI)和稳态视觉诱发电位(Steady-state visual evoked potential
随着短视频的不断发展和受众媒介使用习惯的变化,短视频新闻凭借其时长短、内容精等特点吸引了大量的受众,我国主流媒体也纷纷入驻短视频平台,拓宽新媒体传播矩阵。突发事件发生时,媒体的短视频新闻助力传播,完成上传下达的职责。2019年底,新型冠状病毒肺炎爆发,作为主流媒体的《人民日报》利用抖音短视频及时发布政策指示、一线最新消息、科普信息等,发挥了短视频新闻的优势,完成了媒体守望环境、引导舆论的责任,在短
随着5g通讯时代的到来,各种电子通讯设备的发展在给人们带来便利的同时,也不可避免地造成越来越严重的电磁干扰(EMI)问题。这些高频电磁辐射不仅会干扰精密电子设备的正常运行,而且会对人们的身体健康造成一定的危害。传统的金属材料凭借其优良的导电性被广泛应用于电磁屏蔽领域,但是其比重大、耐腐蚀性差、柔韧性差等缺点限制了它们在可穿戴电子和航空航天领域的应用。本论文通过将金属纳米粒子修饰于商用织物骨架表面,
灵芝子实体多糖(Ganoderma lucidum fruiting bodies polysaccharides,GLBP)和灵芝孢子多糖(G.lucidum spores polysaccharides,GLSP)作为灵芝的主要药理和营养成分,具有增强免疫力、抗肿瘤、抗氧化、降低血糖等的作用,具有较高的药用价值和营养价值。本论文分别以冠县灵芝子实体及其孢子粉、龙泉灵芝子实体及其孢子粉为研究对象
近年来,随着国民生活水平的提高,健身意识的不断增强和国家相关体育政策的支持,体育产业得到了飞速的发展,体育健身休闲业作为其重要的组成部分,也迎来了新的机遇。由于互联网技术的发展,互联网成为重要的生产要素融入到各产业链中,依托于互联网技术飞速发展的互联网健身俱乐部迅速占领了部分健身市场,受到资本市场和消费者的青睐。从2015年起,多个互联网健身俱乐部在成都市如雨后春笋般快速发展起来,虽然场馆数量多,
近年来,日益严重的土地盐碱化已经成为造成降低世界作物产量的一种重要原因,由此,植物耐盐性的理论与实践是目前的研究热点之一。已有研究表明,在植物体内,甲烷(methane,CH4)
主轴是数控机床的核心部件,其性能优劣直接影响设备加工精度和产品质量,而主轴的故障大多是由支承零件轴承失效引起的。传统的故障诊断方法需要人为提取和选择故障特征,造成多种工况下故障特征值波动较大,从而影响故障诊断效果。深度学习利用原始数据学习特征,刻画数据内在信息,能克服人为提取特征导致故障诊断精度低的问题。因此,本文用深度学习方法解决多种工况主轴轴承故障诊断问题,主要开展的研究内容如下。(1)多工况
教师职业倦怠不仅对教学效果产生负面影响,对于教师身心状况也有一定的伤害,特别是在农村教师群里中,情况更为严重,调查农村体育教师职业倦怠现状,分析教师工作满意度、社会支持及职业认同对其影响,并提出针对性改善策略,从而提升农村体育教学水平,成为提升农村体育教育质量的当务之急。本研究运用问卷调查法、文献资料法、专家访谈法和数理统计法从人口统计学变量及个人、学校和社会,多个层面出发,对滨州市农村小学的体育