剥离型膨润土负载光催化剂材料的制备及其降解罗丹明B废水应用研究

发布时间：2018-06-19 20:10

本文选题：Ag3PO4 + g-C3N4　；参考：《常州大学》2015年硕士论文

【摘要】：近年来,半导体光催化剂光催化降解有机废水是一项环境友好的污水处理技术,在解决能源和环境问题方面具有广阔的应用前景。但是绝大多数半导体纳米颗粒在水体中容易悬浮团聚,难以分离回收;而且其比表面积小,对有机物的吸附性能差,不利于光催化反应的进行。如果将半导体纳米颗粒固定在合适的固体载体上,不但有利于提高光催化活性,而且这种负载型光催化剂易于从溶液中分离出来,实现光催化剂的重复使用。膨润土是一种无机层状化合物,因为其主体层电荷密度低的缘故,很容易发生剥离,剥离后所得到的纳米片有较大的空间自由度,当与其他目标插入体混合时,利用无机层和插入体之闻的结合力,可以生成一些用直接插入法难以得到的新型功能材料。基于此,本课题提出将Ag3PO4和g-C3N4光催化剂负载到剥离型膨润土纳米片单元表面,制备EB/Ag3PO4、EB/g-C3N4和EB/g-C3N4/Ag3PO4一系列光催化活性增强的负载型光催化剂材料。利用XRD、TEM、FTIR、BET、UV-Vis等手段对材料的形貌、结构和组成进行表征,以RhB为目标污染物,考察材料的可见光催化性能,并探讨材料的结构和光催化降解能力之间的构效关系。主要实验结论如下:(1)采用插层分解法和液相分散法对膨润土进行剥离。结果表明,液相分散法的剥离效果优于插层分解法。XRD表明剥离型膨润土在(001)处的特征衍射峰均变弱和宽化,说明膨润土在C轴方向上的层堆砌有被破坏的趋势。TEM表明液相分散法剥离的膨润土的结构是如薄纱般的组成其基本结构单元的超薄纳米片。(2)以剥离型膨润土纳米片为载体,分别将Ag3PO4和g-C3N4负载于其上,制备EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4负载型光催化剂。各表征分析表明与纯的Ag3PO4和g-C3N4相比,EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4负载型光催化剂比表面积增大、可见光吸收能力增强。可见光下催化降解RhB实验表明,当1 g膨润土中加入3 mmol的银离子制备的EB/Ag3PO4-3和0.3 g膨润土中加入50 g尿素煅烧制备的0.3-EB/g-C3N4表现出最佳的光催化活性。EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4系列光催化活性优于纯的Ag3PO4和g-C3N4。光照21 min,EB/Ag3PO4-3对RhB的降解率为95%,而纯Ag3PO4只有82%;光照120 min,0.3-EB/g-C3N4对RhB的降解率达到99%,而g-C3N4在光照150 min后对RhB的降解率也只有78%。剥离型膨润土纳米片与Ag3PO4和g-C3N4之间分别存在静电作用提高了光生电子和空穴的分离率是导致EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4光催化活性的提高的主要原因。(3)将g-C3N4和Ag3PO4同时负载到剥离型膨润土表面上制备EB/g-C3N4/Ag3PO4异质结结构光催化剂。各表征分析表明EB/g-C3N4/Ag3PO4比表面积增大、可见光吸收能力增强,体系中EB/g-C3N4与Ag3PO4有良好的接触界面。当Ag3PO4含量是EB/g-C3N4质量的20%时,制备的EB/g-C3N4/Ag3PO4-20%光催化活性最佳,可见光照射下其对RhB的降解速率(k=0.0658 min-1)是纯g-C3N4(k=0.0088 min-1)的7.5倍,EB/g-C3N4(k=0.0121 min-1)的5.4倍,纯Ag3PO4(k=0.0356 min-1)的1.8倍。稳定性测试表明EB/g-C3N4/Ag3PO4-20%回收利用3次后仍然有较高的光催化活性,对RhB的降解率保持在90%以上。EB/g-C3N4/Ag3PO4体系中g-C3N4和Ag3PO4之间的能带排列和电势差使电子和空穴分离率显著提高是导致其光催化活性和稳定性提高的主要原因。
[Abstract]:In recent years , the photocatalytic degradation of organic wastewater by semiconductor photocatalyst is a kind of environment - friendly sewage treatment technology , which has broad application prospect in solving energy and environmental problems . The photocatalytic activity of EB / Ag3PO 4 and EB / g - C3N4 was improved . The photocatalytic activity of EB / Ag3PO4 and EB / g - C3N4 was higher than that of pure Ag3PO4 and EB / g - C3N4 .
【学位授予单位】：常州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X788;O643.36

【参考文献】