CdS基微球复合材料的光催化活性及稳定性研究

来源 :长安大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wo86914213
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
工业废水携带的大量有机污染物对水环境造成严重的威胁,水体中有机污染的绿色安全去除亟待解决。在众多的有机废水处理方法中,半导体光催化技术具有反应彻底和清洁去污的优势,是解决水体有机污染问题的重要手段。硫化镉(CdS)作为金属硫化物的典型代表,具备良好的可见光响应能力,但光生腐蚀和光生载流子易复合的问题限制了其推广应用。因此,本文从兼顾延缓光生腐蚀和提升光催化活性的角度出发,引入安全稳定且对Cd2+离子具有吸附固定特性的羟基磷灰石(HAP),通过不同的实验方法制备了r GO/CdS@HAP和Zn S@CdS/HAP两种复合微球光催化材料。运用多种表征技术对复合材料的物理化学性质进行分析,利用亚甲基蓝(MB)作为目标污染物测试其光催化性能,探究了提升CdS基复合光催化剂抗光腐蚀能力和光催化活性的机理。本文具体研究内容如下:(1)以获得绿色安全的CdS基复合光催化材料为目标,选取并制备了HAP、Zn O和Si O2三种中空微球光催化材料,测试了它们对Cd2+离子的吸附容量,并对其吸附行为进行探究,以期选择出对Cd2+离子具备高效吸附及固定能力的微球材料作为CdS的光催化复合对象。实验结果表明:三种中空微球对Cd2+离子的吸附容量排序为HAP>Si O2>Zn O,其中HAP中空微球对Cd2+离子的吸附容量高达57.2 mg·g-1,且吸附行为是自发吸热的化学吸附行为。在氧化脱附实验中,吸附在HAP中空微球材料上的Cd2+离子脱附率仅为0.85%。研究证实HAP微球可利用其良好的离子交换能力实现Cd2+离子高效吸附及固定,是优选的CdS光催化材料的复合对象。(2)在利用光沉积技术实现CdS与HAP微球材料复合的基础上,利用水热法实现r GO在CdS@HAP材料表面的包覆,得到了r GO/CdS@HAP微球复合材料。利用XRD、SEM、TEM、UV-is等表征手段分析了复合材料的晶体结构、光吸收能力等理化性质。实验结果表明:光沉积得到的CdS@HAP在100 min的可见光辐射下对MB(10 mg/L)的去除率为90%;r GO包覆之后,r GO/CdS@HAP微球复合材料的光催化性能明显提升,在120 min可见光辐射下对MB(20 mg/L)的去除率最高可达94%;三次循环实验和XRD分析对比证实,r GO/CdS@HAP复合微球材料具有良好的稳定性,Cd2+离子的溢出量降低了78%。机理分析表明,由CdS和HAP构建的Ⅰ型异质结带隙较窄,可有效实现可见光的吸收和利用,而r GO在CdS@HAP表面的包覆促进了光生载流子的分离,在提升了光生电子和空穴的分离效率的同时,为光生空穴提供了高速的传输路径,显著抑制了光腐蚀并减少Cd2+离子的溢出,实现了复合材料光催化活性和稳定性的共赢。(3)以中空HAP微球为基底,通过连续离子层吸附和反应法制备Zn S@CdS/HAP复合材料,利用XRD、SEM、UV-vis等表征手段分析了复合材料的晶体结构、微观形貌和光吸收能力等理化性质。结果表明:以HAP微球为基底,由Zn S和CdS构建的异质结可以促进光生载流子的转移和分离,提升了污染物的光催化去除性能。单因素探究确定的Zn S@CdS/HAP光催化降解MB的最佳条件是催化剂添加量为1g/L、p H=7、反应温度为25℃时,可见光辐射100min内对50 m L浓度为10 mg/L的MB溶液去除率为93%。机理分析证实,Zn S和CdS在HAP表面形成Z型异质结,有效抑制了光生载流子的复合,而Zn S中丰富的VZn和Is缺陷能级为光生空穴的转移提供合理的路径,在有效抑制光生腐蚀的同时提升了Zn S@CdS/HAP复合材料的光催化活性和稳定性。本文从CdS的光腐蚀机理出发,以中空HAP微球为复合对象,通过光生空穴快速传输和异质结高效构建的材料设计策略开展了CdS基复合微球光催化材料的制备和性能分析。研究结论对探索提升金属硫化物复合材料的光催化活性和稳定性研究具有一定的参考价值,有助于推动金属硫化物光催化材料在水体有机污染物降解的绿色安全应用。
其他文献
在“体教融合”背景下,高职院校体育课程改革要从现实需求出发,积极探索和设计高职体育课程,健全与之相适应的教学体系,为社会培养出全方位的专业技术人才。同时,体教融合是中国深化教育体制改革的根本要求,体育与教学的融合是推动当前高职院校学生健康发展的必然选择。目前,中国高职院校体育竞赛的重点还没有得到充分的体现,体育竞赛的体制还不完善,体育教学的基础和师资力量不够,体育竞赛的组织素质还需要进一步提高。因
期刊
焦化厂的以氨为碱源焦炉煤气HPF或者PDS湿法脱硫过程中残留或者产生的悬浮硫、副盐、焦油尘及机械杂质等去除,是通过熔硫、离心机分离、脱硫外排及副盐提取等工艺过程进行部分去除维持在一定的范围之内,而且提取后的产物及副产物依然带来诸多有害物质,主流处理工艺流程是回送到原料煤中,到焦炉中进行循环处理,其后的含硫元素物质又会高温裂解回到焦炉煤气中,形成恶性的循环过程。文章根据现有焦化工艺技术发展,利用焦炉
期刊
<正>脊柱侧弯是脊柱的一个或数个节段向侧方弯曲伴有椎体旋转的三维脊柱畸形。在医学上,站立位的脊柱正位X线片显示向侧方弯曲度数大于10度,即可诊断为脊柱侧弯。大多数的脊柱侧弯发生于婴幼儿及青少年时期,男女比例约为1:8,女孩子多见。轻度的脊柱侧弯(小于25度)通常没有明显的不适,外观上也看不到明显的躯体畸形;较严重的脊柱侧弯则会影响生长发育,出现脖子扭曲、
期刊
随着我国新能源汽车产业规模的井喷式增长,电动汽车使用中的安全问题备受关注,如何提前对车辆故障做出诊断预测从而降低电动汽车运行安全风险,成为电动汽车安全领域的核心问题。在此背景下,本文以新能源汽车国家监测与管理平台的电动汽车实车监测数据为基础,从数据驱动的角度出发,对电动汽车电池系统、电机系统、电控系统的故障机理和故障发生规律,各故障诊断预测模型的构建等多个方面展开了分析研究,对电动汽车的健康发展极
学位
卫星传感器对同一场景进行拍摄时,可以获得一对低分辨率多光谱图像和高分辨率全色图像,但无法获得满足实际需要的高分辨率多光谱图像。因此本文研究将卫星拍摄的图像进行融合,从而获得高分辨率多光谱图像,这种融合又被称为全色锐化。现有的一些全色锐化方法主要存在融合图像光谱扭曲和空间失真等问题。本文依托国家重点研发计划(编号:2019YFE0108300)和国家自然科学基金(编号:52172379,620010
学位
在"体教融合"背景下,探索高职体育的课程思政改革路径成为日前高校教学科研工作者的一个重要的研究方向。本研究探索了高职体育的课程思政改革路径,以学校体育运动队作为学习平台,将教学与竞赛相互融合、相互渗透,构建"学训赛创"融合育人体系,以期提升学生的坚强意志和抗压能力,提高团队合作和岗位职业核心能力,推动体育课程思政建设的改革发展需要,为本科院校和体院专业院校的体育课程思政化教学提供借鉴。
会议
随着控制系统的飞速发展,腿足机器人辅助甚至取代人类完成任务的方式更加敏捷、安全,本文主要研究基于环境建模的路径规划,旨在加强导航系统的自主性。建模通过传感器识别周围特征构建环境模型,路径规划在其基础上搜索可行路径并提供给腿足机器人,结合自定位模块,共同组成导航系统。本文主要研究内容如下:第一,研究Real Sense深度数据获取原理及动态规划坐标转换规律。明确深度数据获取原理并完成基于RGB图的对
学位
交叉口作为城市交通重要的枢纽节点,受信号灯影响,过往机动车行驶工况频繁变化导致车辆排放出大量颗粒物。通勤者在经过或穿越交叉口时不可避免地会暴露于高浓度的颗粒物中,严重威胁身心健康。本文采用实地监测法,分析信号交叉口10~2500 nm范围内不同粒径段颗粒物数浓度(PNC)的时空分布规律。基于计算流体动力学(CFD)建立平面交叉口颗粒物扩散三维数值模型,探究交通高峰时段信号灯制下交叉口细颗粒物浓度场
学位
随着教学改革的不断深入,德智体美劳全面发展的综合人才培养成为高校人才培养的目标。为了提高学生综合素质,体育教育成为学校教育必不可少的一部分。面对当下学生体质下降、公共体育开展没有质量等问题,高职院校不断进行探索,希望能够进行有效的教学改革,更好地提高学生的身体素质,优化公共体育教学质量,使学生能够拥有健康的身体,更好地面对未来的社会发展,提升核心竞争力。因此,该研究对体教融合背景下高职院校公共体育
期刊
飞燕式系杆拱桥以其独特的传力方式和活力律动的空间线条深受大家的喜爱。在多年的建设过程中,其设计经验和施工技术已臻于成熟。但在后期运营过程中,仍然存在诸如边跨端部上挠、三角区端部伸缩缝处错台以及吊杆腐蚀损伤等问题。这些与索力系统紧密联系的问题不仅对桥梁的使用功能造成不可避免的缺陷,也为结构的安全埋下隐患。因此本文以一座全长380m的五跨飞燕式系杆拱桥为背景工程,通过分析索力系统及其相关因素共同作用对
学位