有序介孔碳负载三氧化钨复合材料的制备及光催化性能研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:S20090908
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光催化技术作为一种高效、环保、低成本、安全的技术,越来越受到人们的关注。光催化降解法可以有效地降解多种有机污染物并将多种有机物全部矿化为CO2、H2O或毒性较小的有机物。介孔碳材料是一类具有发展潜力的介孔材料,其具有比表面积较高、孔道结构可调等众多优点,在分子的分离吸附、光催化反应等众多领域有着广泛的应用前景。其中三氧化钨(WO3)功能化的介孔碳材料研究较为广泛。WO3是一种具有广泛应用的过渡金属氧化物,是一种有前途的光催化候选材料。本论文致力于设计制备系列有序介孔碳负载三氧化钨(WO3/OMC)复合材料,并以光催化降解有机污染物来研究其光催化降解性能。具体内容如下:(1)后合成策略:首先以三嵌段共聚物P123(PEO-PPO-PEO)作为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为无机硅源,以盐酸为介质,合成作为硬模板的高度有序介孔二氧化硅(OMS);其次采用蔗糖为碳源,通过二次填充、高温碳化、模板去除手段合成有序介孔碳(OMC);最后以钨酸钠为钨源前驱体,通过水热法、高温煅烧多步合成p-OMCW-x复合材料。通过小角X射线粉末衍射,电镜技术对复合材料的形貌、结构有序性和孔结构进行表征,并通过红外光谱、拉曼散射光谱图和广角X射线粉末衍射对复合材料的组成与结构进行了表征。通过光催化降解罗丹明B(Rh B)考察复合材料的光催化降解活性,首先探究了不同催化剂对降解实验的影响,其次研究了Rh B的初始浓度、p-OMCW-2复合材料的投入量等不同的因素对降解活性的影响,最后,还考察了催化剂热稳定性能。(2)改良的一步合成策略:以三嵌段共聚物P123作为模板剂、正硅酸乙酯为无机硅源、磷钨酸(HPW)为活性组分合成的二氧化硅负载磷钨酸复合材料(HPW/OMS)作为含有钨源前驱体的硬模板,以蔗糖为碳源,通过填充、高温碳化、模板去除技术一步合成有序介孔碳负载三氧化钨复合材料(OMCW-x)。通过小角X射线粉末衍射、电镜技术对复合材料的形貌,结构有序性和孔结构进行表征,并通过红外光谱、紫外可见漫反射光谱、拉曼散射光谱图和广角X射线粉末衍射对复合材料的组成与结构进行了进一步表征,以证明钨源前驱体成功引入并转化成WO3活性组分。最后通过光催化实验系统考察了OMCW-x复合材料对降解Rh B以及苯酚两类有机污染物的光催化降解活性。探究了催化剂种类、初始浓度、催化剂用量以及p H值等方面对光催化降解性能的影响,还研究了催化剂的热稳定性。
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