基于羟基磷灰石的光催化剂制备及其性能研究
发布时间：2021-11-15 20:13
矿物是具有一定化学组成的天然化合物,它不仅具有资源属性还具有广泛的功能属性。因此,除了利用矿物的资源属性进行加工提取外,也可以利用矿物的功能属性进行加工与合成,并广泛应用于多种领域。羟基磷灰石（HAP）作为一种成本低廉,来源广泛的矿物材料,已被应用于有机污染废水的处理。通过控制合成条件可以制备出不同结构和性质的HAP,并能合理调控其光催化性能。本论文通过控制HAP合成过程中反应溶液初始pH值、焙烧温度、模板剂添加量、前驱液处理方式和负载金属催化剂等手段调控HAP的光催化性能,并应用于对甲基橙染料的降解。全文得到的研究结果如下:（1）反应初始pH值和焙烧温度对HAP的结晶度、粒径和光催化性能有明显影响,反应pH值为11,冷冻干燥时可以制备得到结晶度为61%,长度为40-60 nm的短棒状HAP;在紫外光的作用下,HAP能够实现甲基橙的完全矿化,而且红外光谱表明HAP在光催化过程中结构稳定,并未发生溶解行为。（2）聚丙烯酰胺（PAM）作为模板剂主要对HAP的粒径、形貌和光催化性能有明显影响,通过调节PAM的添加量,可以控制HAP的粒径大小在40 nm-120nm之间;光催化实验表明PAM添...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
HAP光催化反应示意图
喙獯呋?牧希?在8小时内降解80%的亚甲基蓝。也有研究采用沉淀法制备了比表面积为56m2/g的HAP，在UV照射后12h内可除去92%的显色剂[36]。但可见针状或纤维状HAP的光催化性能并不理想。在制备过程中是否需要对HAP的微观形貌进行控制，以及哪些形貌可以改善其光催化性能是值得研究的问题。有报道称，采用湿化学法制备了粒径在20nm-60nm之间的球状纳米HAP，可在2h内降解93%的甲基橙溶液[37]。具备良好的催化性能的关键是颗粒的细度和微观结构。另一方面，小颗粒结构也会产生大的比表面积，这也是影响HAP性能的重要因素。图1.2HAP微观结构生长示意图1.4.3组成成分受限于制备成本以及技术，想要得到纯的HAP是几乎不可能的。通常反应会生成其他一些杂质或其他相，比如β-Ca3(PO4)2、CaHPO4等。HAP的性质随各组分含量的不同而产生差异。因此，探究出适宜的合成方法及条件能有效提升材料的性能。有研究通过HAP合成磷酸钙骨架，结果表明HAP的比重严重影响骨架的相容性以及稳定性。当HAP的比重维持在70%时，骨架的适用性能达到最佳状态[38]。也有报道探究出不同HAP含量与细胞灭活速率之间的关系。结果显示，将HAP与β-Ca3(PO4)2进行有效混合能杀灭大部分的巨噬细胞，混合后的性能要远远强于同等浓度下的β-Ca3(PO4)2和HAP[39]。由此可以推断，HAP作为医用材料或光催化剂时，效率与纯度之间并不是简单的正相关，而是受反应过程中不同相组成共同影响的。1.5HAP制备方法对结构的影响材料的合成方法是决定材料性质的关键因素。如何改变反应过程的影响因素，实现对材料性质的调控一直是材料合成领域的重要环节。而材料的性质也进一步
武汉科技大学硕士学位论文10第2章实验部分2.1主要仪器及试剂实验用到的仪器如表2.1中所列出，催化反应装置示意图如图2.1所示。表2.1实验仪器明细表名称制造厂商N4型紫外-可见分光光度计上海仪电科学仪器有限公司PHS-3C型精密pH计上海圣科仪器有限公司X射线衍射仪(XRD)，XD-5A型日本岛津扫描电镜(SEM)，JSM-5510型日本岛津AUY120型电子天平日本岛津SX-10-10马弗炉武汉电庐实验电炉厂DF-101S磁力加热搅拌器武汉世纪星辰科技有限公司DZF-6050型真空干燥箱上海一恒科学仪器有限公司250W的300nm高压汞灯荷兰飞利浦图2.1光催化装置示意图实验试剂主要包括：氨水[NH4OH]、硝酸钙[Ca(NO3)2]、磷酸二氢铵[NH4H2PO4]、阴离子型聚丙烯酰胺[PAM]、硼氢化钠[NaBH4]、四氯金酸[HAuCl4·4H2O]、柠檬酸三钠[Na3C6H5O7·2H2O]等，以上均为分析纯。实验用水为蒸馏水。2.2实验方法2.2.1HAP制备方法首先调配0.5M的硝酸钙[Ca(NO3)2]溶液和0.3M的磷酸二氢铵[NH4H2(PO4)2]
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑色氮化钨作为金属性光催化剂实现全分解水[J]. 吴凯. 物理化学学报. 2017(11)
[2]CuS纳米材料的水热法制备及其光催化性质研究[J]. 耿小红,王倩,于洋,景志红. 化学世界. 2017(04)
[3]好氧、厌氧、兼氧污水处理技术的原理——兼谈水解酸化工艺的研发[J]. 薛念涛,潘涛,纪玉琨. 环境工程. 2015(S1)
[4]硫化锌微米球的合成及其光催化性能[J]. 马晓品,景志红,丰奇,陈莹,耿小红. 硅酸盐学报. 2015(01)
[5]染料废水处理技术研究进展[J]. 任南琪,周显娇,郭婉茜,杨珊珊. 化工学报. 2013(01)
[6]超滤/纳滤双膜技术资源化处理印染废水[J]. 丛纬,项海,张国亮,孟琴,章宏梓. 水处理技术. 2008(10)
[7]白光LED及其涂敷用荧光粉的研究进展[J]. 刘霁,李万万,孙康. 材料导报. 2007(08)
[8]不同形貌纳米CdS的合成及超声催化H2O2降解甲基橙[J]. 黄蕾,袁军倩,江吉周,邹菁. 纳米科技. 2010 (02)
硕士论文
[1]硫族半导体纳米材料的可控制备与性能研究[D]. 裘伟明.浙江大学 2012
本文编号：3497426
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
HAP光催化反应示意图
喙獯呋?牧希?在8小时内降解80%的亚甲基蓝。也有研究采用沉淀法制备了比表面积为56m2/g的HAP，在UV照射后12h内可除去92%的显色剂[36]。但可见针状或纤维状HAP的光催化性能并不理想。在制备过程中是否需要对HAP的微观形貌进行控制，以及哪些形貌可以改善其光催化性能是值得研究的问题。有报道称，采用湿化学法制备了粒径在20nm-60nm之间的球状纳米HAP，可在2h内降解93%的甲基橙溶液[37]。具备良好的催化性能的关键是颗粒的细度和微观结构。另一方面，小颗粒结构也会产生大的比表面积，这也是影响HAP性能的重要因素。图1.2HAP微观结构生长示意图1.4.3组成成分受限于制备成本以及技术，想要得到纯的HAP是几乎不可能的。通常反应会生成其他一些杂质或其他相，比如β-Ca3(PO4)2、CaHPO4等。HAP的性质随各组分含量的不同而产生差异。因此，探究出适宜的合成方法及条件能有效提升材料的性能。有研究通过HAP合成磷酸钙骨架，结果表明HAP的比重严重影响骨架的相容性以及稳定性。当HAP的比重维持在70%时，骨架的适用性能达到最佳状态[38]。也有报道探究出不同HAP含量与细胞灭活速率之间的关系。结果显示，将HAP与β-Ca3(PO4)2进行有效混合能杀灭大部分的巨噬细胞，混合后的性能要远远强于同等浓度下的β-Ca3(PO4)2和HAP[39]。由此可以推断，HAP作为医用材料或光催化剂时，效率与纯度之间并不是简单的正相关，而是受反应过程中不同相组成共同影响的。1.5HAP制备方法对结构的影响材料的合成方法是决定材料性质的关键因素。如何改变反应过程的影响因素，实现对材料性质的调控一直是材料合成领域的重要环节。而材料的性质也进一步
武汉科技大学硕士学位论文10第2章实验部分2.1主要仪器及试剂实验用到的仪器如表2.1中所列出，催化反应装置示意图如图2.1所示。表2.1实验仪器明细表名称制造厂商N4型紫外-可见分光光度计上海仪电科学仪器有限公司PHS-3C型精密pH计上海圣科仪器有限公司X射线衍射仪(XRD)，XD-5A型日本岛津扫描电镜(SEM)，JSM-5510型日本岛津AUY120型电子天平日本岛津SX-10-10马弗炉武汉电庐实验电炉厂DF-101S磁力加热搅拌器武汉世纪星辰科技有限公司DZF-6050型真空干燥箱上海一恒科学仪器有限公司250W的300nm高压汞灯荷兰飞利浦图2.1光催化装置示意图实验试剂主要包括：氨水[NH4OH]、硝酸钙[Ca(NO3)2]、磷酸二氢铵[NH4H2PO4]、阴离子型聚丙烯酰胺[PAM]、硼氢化钠[NaBH4]、四氯金酸[HAuCl4·4H2O]、柠檬酸三钠[Na3C6H5O7·2H2O]等，以上均为分析纯。实验用水为蒸馏水。2.2实验方法2.2.1HAP制备方法首先调配0.5M的硝酸钙[Ca(NO3)2]溶液和0.3M的磷酸二氢铵[NH4H2(PO4)2]
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑色氮化钨作为金属性光催化剂实现全分解水[J]. 吴凯. 物理化学学报. 2017(11)
[2]CuS纳米材料的水热法制备及其光催化性质研究[J]. 耿小红,王倩,于洋,景志红. 化学世界. 2017(04)
[3]好氧、厌氧、兼氧污水处理技术的原理——兼谈水解酸化工艺的研发[J]. 薛念涛,潘涛,纪玉琨. 环境工程. 2015(S1)
[4]硫化锌微米球的合成及其光催化性能[J]. 马晓品,景志红,丰奇,陈莹,耿小红. 硅酸盐学报. 2015(01)
[5]染料废水处理技术研究进展[J]. 任南琪,周显娇,郭婉茜,杨珊珊. 化工学报. 2013(01)
[6]超滤/纳滤双膜技术资源化处理印染废水[J]. 丛纬,项海,张国亮,孟琴,章宏梓. 水处理技术. 2008(10)
[7]白光LED及其涂敷用荧光粉的研究进展[J]. 刘霁,李万万,孙康. 材料导报. 2007(08)
[8]不同形貌纳米CdS的合成及超声催化H2O2降解甲基橙[J]. 黄蕾,袁军倩,江吉周,邹菁. 纳米科技. 2010 (02)
硕士论文
[1]硫族半导体纳米材料的可控制备与性能研究[D]. 裘伟明.浙江大学 2012
本文编号：3497426
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