基于MOFs框架结构光催化剂的制备及性能研究

发布时间：2017-12-03 19:27

  本文关键词：基于MOFs框架结构光催化剂的制备及性能研究

  更多相关文章： MOFs 磁性 氧化铁/多孔碳 回收利用 氧化铁/多孔碳@TiO_2 一氧化锰/多孔碳

【摘要】：21世纪资源与环境是人们面临的两大挑战,随着社会的发展,工业化进程的加快,人类生活水平的提高,资源的大量消耗。造成空气和水污染问题日益严重。应对水污染与空气污染问题,最常用的方法就是光催化技术。而光催化剂又是光催化技术的核心。常用的光催化一般有TiO2、ZnO、W03、Fe2O3、CdS、PbS等等。他们有各自的优点。例如TiO2价格便宜,无毒无害,光催化活性高,但是光吸收效率低。Fe203材料易得,催化性能优越,其自身具有的磁性为催化剂回收利用提供了条件。但是也存在缺点,例如光催化剂中空穴与电子复合几率高,光利用率小,催化剂利用效率低,无法回收利用。为了弥补各种催化剂的不足,人们通过各种方法对其改性,例如,表面处理、贵金属负载,金属掺杂、非金属掺杂、表面光敏化,半导体复合等等,获得可见光利用效率高,催化活性好的催化剂。本文研究的是基于MOFs框架结构光催化剂,催化剂以MOFs作为前驱体,制备氧化物/多孔碳复合催化剂。来探索光催化性能的变化。我们以水热法合成MOFs,然后在保护环境下进行煅烧制备氧化物/多孔碳复合催化剂。该类催化剂多孔,有利于吸附性能。碳的引入,能降低空穴电子的复合几率,增加光的利用效率。四氧化三铁具有磁性,为催化剂回收利用提供了条件。另外通过溶胶凝胶法在表面负载了二氧化钛,来提高光吸收效率,进而提高催化性能。具体内容如下：(1)利用硝酸、氢氟酸、铁、水等原料通过水热反应制备多孔结构Fe-MOF,然后将Fe-MOF在氮气保护环境下煅烧形成氧化铁/多孔碳,氧化铁/多孔碳保存有孔道结构。通过这种方法得到的氧化铁/多孔碳,氧化铁与多孔碳均匀分布,碳有利于电子分布,减小了空穴电子复合几率。氧化铁/多孔碳对有机污染物有很好的光催化作用,而且氧化铁/多孔碳有磁性,可以利用其磁性对催化剂氧化铁/多孔碳进行回收利用。(2)由于氧化铁/多孔碳催化活性不高,我们想通过负载二氧化钛提高光催化活性。我们首先通过水热方法制备了Fe-MOF,然后利用钛酸丁酯通过溶胶凝胶法制备了Fe-MOF@TiO2,然后将Fe-MOF@TiO2在氮气保护环境下煅烧制备氧化铁/多孔碳@Ti02。氧化铁/多孔碳@TiO2具有球形多不能能结构,负载二氧化钛后,光吸收效率有明显提高,催化性能得到明显提高,而且达到了高催化效率与回收双重目的。(3)利用氯化锰、DMF、水等原料通过水热方法制备多孔结构Mn-MOF,然后将Mn-MOF在氮气保护环境下煅烧制备一氧化锰/多孔碳,一氧化锰有较强的催化活性,然后通过碳复合制备的一氧化锰/多孔碳,增加了孔道结构,有利于污染物吸附,而且碳的加入减小了空穴电子的复合几率,提高了一氧化锰的光催化性能。本论文中基于MOFs框架结构光催化剂,具有较高的光吸收效率,较小的空穴电子复合几率,较高的光催化活性,化学性质稳定,而且解决了催化剂回收利用问题。这种基于MOFs框架结构光催化剂,较以往的催化剂,具有更大的比表面积,存在有孔道结构。扩宽了光吸收范围,为可见光的利用提供了可能。这种材料在未来的空气治理,水污染处理等方面拥有广阔的天地。
【学位授予单位】：上海应用技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;O644.1

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;光催化剂及其应用[J];大众标准化;2002年10期

2 ;纳米固体光催化剂[J];机电设备;2003年05期

3 ;炭与TiO_2光催化剂的复合及协同作用研究进展[J];中国光学与应用光学文摘;2004年06期

4 唐剑文;吴平霄;叶代启;党志;曾少雁;刘云;王菲菲;谢先法;;钛柱撑膨润土光催化剂的制备及其催化性能的研究[J];地质学报;2006年04期

5 王勇;张军;杨青林;郭林;嵇天浩;邓元;江雷;;炭与TiO_2光催化剂复合研究进展[J];材料导报;2006年S2期

6 刘子全;;磁载TiO_2光催化剂的进展[J];长春理工大学学报(高教版);2007年01期

7 李景印;韩忠宵;李朝阳;王辉;李子成;;碳纳米管改性TiO_2光催化剂的制备及性能[J];化学研究;2008年01期

8 孙杨;李晓丹;杨梅;邵忠财;苏会东;洪营;;TiO_2光催化剂的研究进展[J];渤海大学学报(自然科学版);2008年02期

9 罗磊;李志光;涂飞跃;李琼;;TiO_2光催化剂的负载技术研究进展[J];化工科技;2008年04期

10 臧丹炜;杨亚君;;纳米TiO_2光催化剂的制备及应用[J];天津化工;2009年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 朱永法;;高能效高活性光催化剂的研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

2 陈红霞;;光催化剂的制备及其应用[A];第七届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2010年

3 周秀文;;纳米级TiO_2光催化剂的性能及应用前景[A];四川省环境科学学会2003年学术年会论文集[C];2003年

4 传秀云;;纳米组装天然多孔矿物作为TiO_2光催化剂载体应用研究[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年

5 传秀云;;天然多孔矿物作为TiO_2光催化剂载体应用研究[A];中国矿物岩石地球化学学会第十届学术年会论文集[C];2005年

6 杨海峰;张苹;曹阳;;TiO_2光催化剂改性的研究进展[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年

7 何雨洋;王家强;;以生物粉末为模板制备高效TiO_2光催化剂[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年

8 吴保朝;丁正新;付贤智;员汝胜;;TiO_2/M_xO_y/SiO_2纤维态光催化剂的制备及催化性能研究[A];第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会论文集[C];2009年

9 刘秀华;;贵金属元素掺杂TiO_2光催化剂[A];中国工程物理研究院科技年报(2009年版)[C];2010年

10 秦祖赠;刘自力;杨克迪;文衍宣;;含铟、铋可见光催化剂的研究进展[A];第七届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 董小雷;环保技术新宠——光催化剂[N];中国化工报;2002年

2 蔡忠仁;高效光催化剂抑菌防霉[N];中国化工报;2011年

3 ;纳米固体光催化剂获发明专利[N];今日信息报;2003年

4 蔡忠仁;纳米固体光催化剂获发明专利[N];中国化工报;2003年

5 罗海基;住友化工开发出可见光型氧化钛光催化剂[N];中国有色金属报;2003年

6 记者 吴苡婷;书写“水变氢”的传奇[N];上海科技报;2011年

7 武文;二氧化钛自洁玻璃大市场正在形成[N];中华建筑报;2002年

8 ;日本开发出一种高效分解水的新型催化剂[N];中国高新技术产业导报;2002年

9 胡连荣;日本高速路的立体环保举措[N];中国环境报;2003年

10 虹影;日本开发降温新建材[N];中国房地产报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 滕凤;TiO_2光催化剂的改性研究及其器件化应用[D];兰州大学;2015年

2 董淑英;锌、铋系/石墨烯可见光催化剂的制备及其性能研究[D];河南师范大学;2014年

3 董红军;IVA和VB族银基复合氧化物的光催化活性及稳定性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

4 刘洪燕;金属纳米粒子表面等离子体光催化剂的制备、表征和光催化产氢性能研究[D];华南理工大学;2015年

5 曾磊;强降解VOC纳米TiO_2光催化剂的制备及机理研究[D];华中科技大学;2015年

6 朱艳艳;结构调控对半导体光催化活性的影响研究[D];清华大学;2015年

7 朱英明;纳米二氧化钛基光催化剂的改性和光催化性能研究[D];天津大学;2015年

8 孙圣楠;金属与非金属改性TiO_2/ASC光催化剂的制备与NO氧化表面光电子行为研究[D];中国海洋大学;2015年

9 吴伟明;硝基苯类有机物的光催化加氢及其机理研究[D];福州大学;2014年

10 张燕辉;石墨烯基复合光催化剂的制备及其催化性能的探索研究[D];福州大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄艳;硫化物掺杂TiO_2光催化剂的合成及性质研究[D];西北大学;2011年

2 李亚男;几种水生植物叶和几种植物粉模板TiO_2光催化剂的合成及其性能研究[D];云南大学;2012年

3 饶砚迪;三元光催化剂TiO_2-Ca(OH)_2-Graphite的设计、制备及在太阳光下降解染料废水的研究[D];燕山大学;2015年

4 刘晓霞;尖晶石型复合氧化物的制备及其光催化性能的研究[D];华南理工大学;2015年

5 赵成;聚苯胺负载氧化亚铜磁性可见光催化剂的制备及催化性能研究[D];天津理工大学;2015年

6 马帅华;复合型硫化物光催化剂催化还原CO_2的性能研究[D];天津理工大学;2015年

7 王欢;Ag@AgX插层复合物光催化剂的制备及活性研究[D];河北联合大学;2014年

8 马春红;上转换发光剂/TiO_2复合膜的制备及其光催化降解污染物同时制氢的研究[D];辽宁大学;2015年

9 王平;新型光催化剂及光降解塑料薄膜的制备[D];郑州大学;2015年

10 黄民忠;可面对船舶污水的稀土上转换纳米复合材料的研究[D];集美大学;2015年

，

本文编号：1249796