光电催化协同降解有机污染物

发布时间：2020-09-25 14:01

　　 光电催化技术是一种结合了光催化和电催化的高效催化氧化技术,它主要在外电场作用下有效地促进电子-空穴对(e~-/h~+)的分离。二氧化钛(TiO_2)是一种传统的半导体催化材料,具有无毒无害、廉价易得和化学稳定性好等优点,然而,TiO_2宽的带隙和对光的利用率较低限制了它的广泛应用。为了提高半导体材料的光电催化性能,实验采用表面杂化、水浴法和光化学化原法对半导体TiO_2进行改性,提高光电催化性能。制备的石墨烯-聚苯胺/二氧化钛(rGH-PANI/TiO_2)复合凝胶电极,其较大的比表面积固定了更多的TiO_2,解决了催化剂难回收的问题,同时提高了污染物吸附和催化降解能力。该复合凝胶电极在降解苯酚,双酚A(BPA),2,4-二氯苯酚和焦化废水时表现出较高的催化降解活性,其在光电催化(PEC)降解8 h后,对污染物的降解率基本达到100%,淬灭实验表明,空穴(h~+)和超氧自由基(·O_2~-)是主要的活性物质。rGH-PANI/TiO_2有效的降解能力主要是对污染物的快速吸附和原位光催化降解。为了进一步提高TiO_2的e~-/h~+的分离效率,利用贵金属Ag纳米颗粒对其进行改性,以提高TiO_2对可见光的吸收范围,有效减少e~-/h~+的复合。通过测试其光电性能,Ag-二氧化钛纳米管阵列-1(Ag-TNTA-1)的光电流密度是二氧化钛纳米管阵列(TNTA)光电流密度的1.85倍,Ag-TNTA-1在240 min对苯酚的降解率达到100%。凝胶电极和纳米管光电极能很好地从水体中分离出来,提高了催化剂的利用率,避免了二次污染。同时,这些复合材料催化剂对BPA、苯酚、2,4-二氯酚以及焦化废水均表现出很好地光催化活性。图36幅;表3个;参114篇。
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703;O644.1;O643.36
【部分图文】：

图 1 光电催化原理示意图Fig.1 Schematic illustration for photoelectrochemical化研究进展技术作为一种新型的催化技术，由于其具有反应条件温和性，可以将水中和空气中的污染物完全矿化，不会产生二已经成为了一种极具吸引力的污染处理方法。在光催化的实际应用中，有两个明显的问题，第一，在以化剂在催化反应过程中，要悬浮在体系中，使之最后粉末催回收和再生都受到了限制，研究者试图将粉体催化剂固定剂固定后受光面积受限制，量子效率下降；第二，光照射后复合严重的现象，量子效率低，活性不高。化氧化技术是建立在改善传统光催化氧化技术的一种新型技法，一方面解决了光生载流子复合率较高的问题，另一方面

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