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大气中温室气体的减少以及水体中有机染料的降解一直是环境治理的两大难题。本论文基于两种新型材料金属有机框架(MOFs)衍生物Co/N-C和无铅卤化物钙钛矿Cs2AgxNa1-xInC16(x=0.6,1)的特性,以CH4/CO2重整反应与光催化降解有机染料为例,研究这两种新型材料在环境催化中的应用可能性,为进一步开发适用于环境催化的新型高性能催化剂提供参考。主要研究内容如下:(1)基于传统催化剂活性组分团聚导致活性不足问题,提出采用钴基MOFs(Co-MOFs)衍生物作为CH4/CO2重整反应过程催化剂的策略。采用室温一步法合成Co-MOFs材料,通过高温退火得到Co-MOFs衍生物Co/N-C材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD),详细研究所制备材料的形貌、结构等内在特性。针对无铅卤化物钙钛矿可见光光催化剂在水体系下存在稳定性不足的问题,制备了无铅体系钙钛矿Cs2AgxNa1-xInCl6作为新型光催化材料,采用水热法合成组分可调的Cs2AgxNa1-xInC16材料,结合SEM、TEM、XRD等手段详细研究了材料的形貌、结构、结晶性等内在特性,为后续的光催化性能研究提供了基础。(2)采用Co-MOFs衍生物Co/N-C材料作为催化剂催化重整温室气体CH4/CO2制备合成气CO/H2,结合X射线光电子能谱(XPS),傅里叶红外光谱(FTIR),比表面积分析仪(BET)以及孔径分析仪(BJH)研究不同退火温度对Co-MOFs衍生物催化性能的影响。结果发现:不同退火温度制备的Co/N-C材料对催化性能有显著影响。当退火温度为800℃时,Co/N-C中活性组分金属Co纳米粒子还原程度较高,在N掺杂的C基底上分布均匀,平均粒径最小,活性程度较高,因此表现出良好的催化活性和稳定性。在此条件下得到的.CH4、CO2的转化率分别为57.07%、33.18%,H2/CO比值维持在0.95,催化剂在2 h稳定性较好,仍保持良好的活性。(3)采用新型无铅卤化物钙钛矿光催化材料Cs2AgxNa1-xInC16作为光催化剂,研究其在光照下对水体中有机染料的降解性能。采用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)、稳态荧光光谱(PL)、瞬态荧光光谱(Time-resolved PL)、光电流测试等手段对催化剂的光生载流子产生、分离、复合等特性进行了表征,并对比了催化剂中不同Na离子含量对载流子寿命、光吸收、光电流等特性的影响。比较发现Cs2AgInCl6和Cs2NaInCl6荧光强度都相对较低,而掺杂Na,Cs2Ag0.6Na0.4InCl6的荧光强度最高,表明掺杂提高了辐射复合效率。而且经过Na掺杂后,光生载流子平均寿命提高到204ns,但Na元素完全取代后,Cs2NaInCl6平均寿命又降低至174ns,因此适当Na掺杂可以提高光生载流子寿命。通过催化性能也可以看出,适当Na掺杂可以提高催化性能,但是当Na完全替代Ag元素后,降解活性会明显降低。Cs2Ag0.60Na0.40InCl6光催化剂表现出最佳光催化活性,在120 min内对罗丹明6G和甲基橙的降解效率分别达到了 94.94%和93.41%,经过五个循环,降解效率保持90%以上,显示其具有良好的稳定性。本论文提出采用Co-MOFs衍生物作为CH4/CO2重整反应过程催化剂以及采用无铅卤化物钙钛矿作为水系光催化剂降解有机染料的策略,为新型高性能环境催化剂的研发提供参考,对温室气体减排与有机染料降解具有重要意义。