剥离型ZnCr水滑石负载光催化材料的制备及其对RhB染料废水降解的性能研究

发布时间：2020-09-15 11:19

　　 近年来,利用半导体光催化剂处理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。但绝大多数粉末状光催化剂在水体中容易悬浮凝聚,难以分离回收；而且其比表面积小,对有机物的吸附性能差,不利于光催化反应进行。水滑石是一种具有阴离子交换能力的层状化合物,剥离后所得到的纳米片层空间自由度较大,可无序排列。当有其他物质进行插层或混合时,利用纳米片层和插入物质之间的结合力,可以生成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BiOCl和Ti02光催化剂负载到剥离型ZnCr水滑石纳米片单元表面, 制备ZnCr-Ex、BiOCl-ZnCr-Ex和 TiO2-BiOCl-ZnCr-Ex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、EDS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)在N2保护下一步合成乳酸根插层的ZnCr-Lac-LDH,将其置于水中在60℃下振荡48 h,振荡中,水滑石层板克服与静电作用力,而剥离。表征结果及丁达尔现象都表明水滑石被剥离成单片层结构,且水滑石层板没有受到破坏。相比微波法剥离ZnCr-Lac-LDH,乳酸根插层LDH在水中剥离的方法剥离效果更好,且可在水中长期保持剥离状态。(2)以剥离型水滑石ZnCr-Ex为载体,按不同摩尔量将BiOCl负载于ZnCr-Ex上,并考察不同负载量的BiOCl-ZnCr-Ex对RhB染料的催化降解情况。通过光催化实验及表征结果表明在相同条件下BiOCl-ZnCr-Ex-3对RhB染料的光催化降解率最高,且降解速率最快,是纯BiOCl的7.3倍。同时确定了75 mg为其最佳投加量。由此证明BiOCl-ZnCr-Ex是一种优秀复合催化剂,能够很好地应用于染料废水的处理中。(3)以BiOCl-ZnCr-Ex-3复合催化剂为载体,按不同摩尔量将Ti02负载于BiOCl-ZnCr-Ex-3上,并考察不同负载量的TiO2-BiOCl-ZnCr-Ex对RhB染料的催化降解情况。通过光催化实验及表征结果表明在相同的条件下,TiO2-BiOCl-ZnCr-Ex-4对RhB染料的光催化效率最高,且降解速率最快,是纯BiOCl的15.8倍,是纯Ti02的58.8倍,是BiOCl-ZnCr-Ex-3的2.17倍,并确定了75 mg为其最佳投加量。对纯BiOCl、纯Ti02和TiO2-BiOCl-ZnCr-Ex-4光催化剂进行了三次循环实验,结果表明TiO2-BiOCl-ZnCr-Ex-4相对于纯BiOCl和纯TiO2有更好的稳定性,也由此证明TiO2-BiOCl-ZnCr-Ex-4是一种优秀复合催化剂,在染料废水的处理中具有较好的应用前景。
【学位单位】：常州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X703;O643.36

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本文编号：2818898