ZnFe 2 O 4 /TiO 2 复合材料的制备及其在模拟太阳光下光催化降解吲哚美辛的动力学和机理研究
发布时间：2020-12-07 13:51
本文制备了ZnFe2O4/TiO2光催化剂,利用紫外可见吸收光谱（UV-Vis）、电子透射显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对ZnFe2O4/TiO2的形貌、结构和光谱特征进行表征.同时,研究了不同条件下复合材料对吲哚美辛（IDM）的光催化降解规律.结果表明,二氧化钛与铁酸锌能够很好地粘附在一起,使得吸收波长发生了红移,扩大了吸收光谱的范围.当ZnFe2O4和TiO2的质量比为3%时,在模拟太阳光的条件下该光催化剂对IDM的降解效果最好,降解率达到95%.此外,IDM的光催化降解反应符合准一级动力学规律,在p H=5、催化剂投加量为0.2 g·L-1时,光催化剂的降解速率常数是纯TiO2时的2.15倍.随着光催化剂投加量的增大,IDM的降解速率随之增加.p H=5时最有利于光催化剂对IDM的降解.经过5次循环实验后,催化剂对IDM的光催化降解率仍在92%以上,展现了...
【文章来源】：环境化学. 2017年12期 第2550-2557页 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
旋转光化学反应器Fig．1Ｒotaryphotochemicalreactor
12期陆一达等:ZnFe2O4/TiO2复合材料的制备及其在模拟太阳光下光催化降解吲哚美辛的动力学和机理研究2553图2ZnFe2O4/TiO2的透射电镜图Fig．2TEMimagesofZnFe2O4/TiO22．1．2光学性能表征图3是3种催化剂通过紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)扫描得到的光谱图．由图3可知，铁酸锌在可见光区域内存在极强的吸收，而TiO2在紫外光领域下吸收强度比较大，最大吸收波长为380nm，ZnFe2O4的掺杂使得TiO2的最大吸收波长发生了红移，向可见光范围移动，扩大了TiO2催化剂的吸收光谱，有利于光催化反应的进行．2．1．3结构表征采用XＲD衍射图谱可以对3种催化剂的晶体结构信息特征进行分析．图4为ZnFe2O4、TiO2和ZnFe2O4/TiO2的XＲD的图谱．在ZnFe2O4的XＲD中，在30．4°、35．7°和57．1°有较强的衍射峰，表明了ZnFe2O4是尖晶石结构(JCPDSfile:No．79-1150)．而二氧化钛(JCPDSCAＲD04-0477)分别在25．8°、37．82°、48．07°、53．94°、55．05°、62．74°和70．34°有较强的衍射峰，与之相对应的晶面分别为(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)和(220)［16］．对于新型的光催化材料3%wtZnFe2O4/TiO2，其XＲD衍射峰与纯TiO2的衍射峰相同，并没有出现新的衍射峰．其中原因可能有两点，一是ZnFe2O4在表面与TiO2结合并没有进入到晶格里面，二是因为掺杂的ZnFe2O4的含量比较少［17］．图3ZnFe2O4、TiO2和ZnFe2O4/TiO2复合材料的紫外吸收光谱图Fig．3UV-VisabsorptionspectraofZnFe2O4，TiO2and3%wtZnFe2O4/TiO2图43%wtZnFe2O4/TiO2复合材料的XＲD谱图Fig．4
e2O4是尖晶石结构(JCPDSfile:No．79-1150)．而二氧化钛(JCPDSCAＲD04-0477)分别在25．8°、37．82°、48．07°、53．94°、55．05°、62．74°和70．34°有较强的衍射峰，与之相对应的晶面分别为(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)和(220)［16］．对于新型的光催化材料3%wtZnFe2O4/TiO2，其XＲD衍射峰与纯TiO2的衍射峰相同，并没有出现新的衍射峰．其中原因可能有两点，一是ZnFe2O4在表面与TiO2结合并没有进入到晶格里面，二是因为掺杂的ZnFe2O4的含量比较少［17］．图3ZnFe2O4、TiO2和ZnFe2O4/TiO2复合材料的紫外吸收光谱图Fig．3UV-VisabsorptionspectraofZnFe2O4，TiO2and3%wtZnFe2O4/TiO2图43%wtZnFe2O4/TiO2复合材料的XＲD谱图Fig．4XＲDpatternsof3%wtZnFe2O4/TiO22．2催化剂光催化降解IDM的影响因素2．2．1ZnFe2O4掺杂量根据ZnFe2O4的掺杂量，按照不同的质量比来制备不同比例的ZnFe2O4/TiO2复合光催化纳米材料．图5为在相同的环境条件下，纯ZnFe2O4、纯TiO2、ZnFe2O4和TiO2混合，1%wtZnFe2O4/TiO2、3%wtZnFe2O4/TiO2、6%wtZnFe2O4/TiO2、10%wtZnFe2O4/TiO2以及20%wtZnFe2O4/TiO2对IDM的光催化降
【参考文献】：
期刊论文
[1]g-C3N4/TiO2复合材料光催化降解布洛芬的机制[J]. 苏海英,王盈霏,王枫亮,苏跃涵,蔡宗苇,刘国光,吕文英,姚琨,李富华,陈平. 中国环境科学. 2017(01)
[2]模拟饮用水消毒过程中高铁酸钾降解吲哚美辛的动力学分析[J]. 黄军磊,刘国光,王枫亮,王盈霏,苏海英,陆一达,陈平,姚琨,吕文英. 环境化学. 2016(10)
[3]水体中二氧化钛(P25)光催化降解甲芬那酸的机理[J]. 陈平,王枫亮,苏海英,王盈霏,马京帅,李富华,姚琨,吕文英,刘国光. 环境化学. 2016(08)
[4]UV降解水溶液中吲哚美辛的动力学研究[J]. 陈平,刘国光,王枫亮,马京帅,黄军磊,李富华,姚琨,吕文英. 环境科学学报. 2016(06)
[5]水环境中药品和个人护理品的迁移转化转化、毒性效应及其风险评估[J]. 刘晓晖,董文平,乔光明,王玉番,王炜亮. 科技导报. 2015(16)
[6]水环境里纳米二氧化钛的表征及其零电位点的研究[J]. 牟晓英,崔福义,杨晓楠. 纳米科技. 2011 (01)
本文编号：2903371
【文章来源】：环境化学. 2017年12期 第2550-2557页 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
旋转光化学反应器Fig．1Ｒotaryphotochemicalreactor
12期陆一达等:ZnFe2O4/TiO2复合材料的制备及其在模拟太阳光下光催化降解吲哚美辛的动力学和机理研究2553图2ZnFe2O4/TiO2的透射电镜图Fig．2TEMimagesofZnFe2O4/TiO22．1．2光学性能表征图3是3种催化剂通过紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)扫描得到的光谱图．由图3可知，铁酸锌在可见光区域内存在极强的吸收，而TiO2在紫外光领域下吸收强度比较大，最大吸收波长为380nm，ZnFe2O4的掺杂使得TiO2的最大吸收波长发生了红移，向可见光范围移动，扩大了TiO2催化剂的吸收光谱，有利于光催化反应的进行．2．1．3结构表征采用XＲD衍射图谱可以对3种催化剂的晶体结构信息特征进行分析．图4为ZnFe2O4、TiO2和ZnFe2O4/TiO2的XＲD的图谱．在ZnFe2O4的XＲD中，在30．4°、35．7°和57．1°有较强的衍射峰，表明了ZnFe2O4是尖晶石结构(JCPDSfile:No．79-1150)．而二氧化钛(JCPDSCAＲD04-0477)分别在25．8°、37．82°、48．07°、53．94°、55．05°、62．74°和70．34°有较强的衍射峰，与之相对应的晶面分别为(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)和(220)［16］．对于新型的光催化材料3%wtZnFe2O4/TiO2，其XＲD衍射峰与纯TiO2的衍射峰相同，并没有出现新的衍射峰．其中原因可能有两点，一是ZnFe2O4在表面与TiO2结合并没有进入到晶格里面，二是因为掺杂的ZnFe2O4的含量比较少［17］．图3ZnFe2O4、TiO2和ZnFe2O4/TiO2复合材料的紫外吸收光谱图Fig．3UV-VisabsorptionspectraofZnFe2O4，TiO2and3%wtZnFe2O4/TiO2图43%wtZnFe2O4/TiO2复合材料的XＲD谱图Fig．4
e2O4是尖晶石结构(JCPDSfile:No．79-1150)．而二氧化钛(JCPDSCAＲD04-0477)分别在25．8°、37．82°、48．07°、53．94°、55．05°、62．74°和70．34°有较强的衍射峰，与之相对应的晶面分别为(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)和(220)［16］．对于新型的光催化材料3%wtZnFe2O4/TiO2，其XＲD衍射峰与纯TiO2的衍射峰相同，并没有出现新的衍射峰．其中原因可能有两点，一是ZnFe2O4在表面与TiO2结合并没有进入到晶格里面，二是因为掺杂的ZnFe2O4的含量比较少［17］．图3ZnFe2O4、TiO2和ZnFe2O4/TiO2复合材料的紫外吸收光谱图Fig．3UV-VisabsorptionspectraofZnFe2O4，TiO2and3%wtZnFe2O4/TiO2图43%wtZnFe2O4/TiO2复合材料的XＲD谱图Fig．4XＲDpatternsof3%wtZnFe2O4/TiO22．2催化剂光催化降解IDM的影响因素2．2．1ZnFe2O4掺杂量根据ZnFe2O4的掺杂量，按照不同的质量比来制备不同比例的ZnFe2O4/TiO2复合光催化纳米材料．图5为在相同的环境条件下，纯ZnFe2O4、纯TiO2、ZnFe2O4和TiO2混合，1%wtZnFe2O4/TiO2、3%wtZnFe2O4/TiO2、6%wtZnFe2O4/TiO2、10%wtZnFe2O4/TiO2以及20%wtZnFe2O4/TiO2对IDM的光催化降
【参考文献】：
期刊论文
[1]g-C3N4/TiO2复合材料光催化降解布洛芬的机制[J]. 苏海英,王盈霏,王枫亮,苏跃涵,蔡宗苇,刘国光,吕文英,姚琨,李富华,陈平. 中国环境科学. 2017(01)
[2]模拟饮用水消毒过程中高铁酸钾降解吲哚美辛的动力学分析[J]. 黄军磊,刘国光,王枫亮,王盈霏,苏海英,陆一达,陈平,姚琨,吕文英. 环境化学. 2016(10)
[3]水体中二氧化钛(P25)光催化降解甲芬那酸的机理[J]. 陈平,王枫亮,苏海英,王盈霏,马京帅,李富华,姚琨,吕文英,刘国光. 环境化学. 2016(08)
[4]UV降解水溶液中吲哚美辛的动力学研究[J]. 陈平,刘国光,王枫亮,马京帅,黄军磊,李富华,姚琨,吕文英. 环境科学学报. 2016(06)
[5]水环境中药品和个人护理品的迁移转化转化、毒性效应及其风险评估[J]. 刘晓晖,董文平,乔光明,王玉番,王炜亮. 科技导报. 2015(16)
[6]水环境里纳米二氧化钛的表征及其零电位点的研究[J]. 牟晓英,崔福义,杨晓楠. 纳米科技. 2011 (01)
本文编号：2903371
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/2903371.html
教材专著
