异质结光催化复合膜的制备及其可见光下降解水中罗丹明B的性能研究

发布时间：2020-03-18 22:49

【摘要】：光催化与膜过程的整合是减少膜污染和改善膜性能的有前景和理想的替代方案。新型的光催化复合膜体系能够在有效降解有机污染物的同时,将粉体催化剂从液相中快速分离出来,是一种绿色环保、易于工业化生产的策略。本文通过构建异质结高效催化剂,采用简单的相转化法将催化剂固定在膜的孔道和表面,并表现出良好的催化活性。运用X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶变换分光光度计等表征方法,深入分析了光催化复合膜的微观形貌、化学组成等,并结合上述分析推测可见光下降解机理。具体工作如下:(1)选用醋酸纤维素为膜基质,以Bi_2O_3/ZnS异质结为功能材料,通过相转化法制备了氧化铋/硫化锌-醋酸纤维素光催化膜(Bi_2O_3/ZnS-CA)。由于异质结的特殊结构,Bi_2O_3/ZnS-CA膜在罗丹明B(RhB)处理中表现出了较高的效率。与单一光催化剂共混膜相比,Bi_2O_3/ZnS-CA膜的降解动力学常数提高了4倍,降解效率提高约30%。此外,光催化膜表现出优异的渗透通量(649.7 Lm~(-2)h~(-1))和大的孔隙率(69.94%)。Bi_2O_3/ZnS-CA膜为膜的功能化提供了新的视角,并且具有连续处理有机染料的巨大潜力。(2)选择聚偏二氟乙烯(PVDF)作为膜基质,以石墨相氮化碳/磷酸银(g-C_3N_4/Ag_3PO_4)为功能材料,通过相转化法将g-C_3N_4/Ag_3PO_4异质结牢固地固定在PVDF膜的内部,从而构建了一种具有防污性能的g-C_3N_4/Ag_3PO_4-PVDF多孔膜。通过SEM等手段分析微观结构,发现纳米复合光催化膜显示出典型的多孔结构,并且g-C_3N_4/Ag_3PO_4异质结在膜内很好地分散。在可见光照射下,g-C_3N_4/Ag_3PO_4-PVDF膜对RhB溶液的去除效率达到97%,高于纯PVDF膜(41%)和g-C_3N_4-PVDF膜(85%)。同时,膜的纯水通量和通量恢复率表明,g-C_3N_4/Ag_3PO_4-PVDF膜在结垢后经过光照可以恢复部分通量,具备更好的抗污性。此外,制备的防污g-C_3N_4/Ag_3PO_4纳米复合光催化PVDF多孔膜表现出优异的可再循环性。因此,预计g-C_3N_4/Ag_3PO_4-PVDF膜可以为有效去除有机染料废水提供节能策略,并且在未来具有很大的实际废水处理潜力。
【图文】：

示意图,光催化原理,示意图

TiO2也可以作为光催化剂降解水中污染物分子，但是其不能吸收太阳发射出来的光，这也就导致了 TiO2 在光催化领催化技术的原理化降解技术（PhotocatalysisTechnology）需要借助太阳光激发光催化材料，并且在相关的催化效应或者转化效应的作用下，染物分子之间充分接触并相互作用，使溶液中的水分子和溶解被氧化为具有降解能力的负离子，，这些离子就可以降解水中的分子了，其过程如图 1 所示。该方法将太阳能转化为化学能，染物去除彻底，安全稳定，同时不会造成资源浪费与附加污染能利用，减少能源损耗。目前限制光催化技术应用的主要因素是否高效、稳定、可控制。自然而然的，如何制备既符合环保般催化剂所不具备的特性的光催化剂，成为了当今人类所追逐

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结光催化复合膜的制备及其可见光下降解水中罗丹明 B 的性能研究负载方法（如抽滤法、原位生长法等）仍面临光催化杂的难题。近年来，多巴胺仿生粘附改性材料的快速了良好的解决方案。利用多巴胺温和的自聚合过程使，利用多巴胺仿生粘附原理能够将光催化剂通过非共巴胺改性层表面。此外，由于聚多巴胺具有优异的电巴胺的复合能够有效提升光催化剂活性，从而提高光
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2;O643.36;X703

【参考文献】