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2D-layers/TiO 2 复合光催化剂的简易制备及水中Cr(Ⅵ)去除机制的研究

发布时间:2023-04-23 06:37
  目前,随着国内环境治理政策的完善,环境问题已有明显的改善。但重金属对人类和环境带来的严重威胁依然存在,重金属的污染处理仍然是全球范围内最受关注的话题之一。在这些重金属污染物中,铬Cr(Ⅵ)以其高毒性著称,可引起呕吐、严重腹泻、肾损害、肝病、甚至是癌症等多种症状,给人类的生存和环境带来严重的危害。本工作分别制备了2D-RGO/TiO2、g-C3N4/TiO2以及2D-WS2/TiO2三种材料,采用光催化方法对其去除水中重金属Cr(Ⅵ)的性能和机制进行研究,具体研究内容如下:(1)采用Hummers法将石墨粉氧化制备得到了氧化石墨烯(GO)材料,然后通过溶胶-凝胶-水热法将TiO2前驱体直接复合在被还原的石墨烯材料表面得到2D-RGO/TiO2复合材料,通过SEM、PL、XRD、XPS、EIS等手段对制备得到的2D-RGO/TiO2材料进行表征,结果显示了所得光催化剂中的氧化还原石墨烯呈均匀的片...

【文章页数】:74 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
abstract
1 前言
    1.1 引言
    1.2 水体中的重金属Cr(Ⅵ)污染
        1.2.1 水体中重金属Cr(Ⅵ)污染的来源
        1.2.2 水体中重金属Cr(Ⅵ)污染的现状
        1.2.3 水体中重金属Cr(Ⅵ)污染的危害
    1.3 水体中的Cr(Ⅵ)污染物去除方法
        1.3.1 离子交换法
        1.3.2 电化学分离法
        1.3.3 化学沉淀法
        1.3.4 膜分离法
        1.3.5 吸附法
        1.3.6 生物吸附法
        1.3.7 光催化还原去除法
    1.4 光催化在去除水中重金属Cr(Ⅵ)离子的应用
        1.4.1 光催化的研究历史
        1.4.2 光催化的研究现状
        1.4.3 光催化还原机理
        1.4.4 TiO2纳米材料改性的研究进展
    1.5 光催化活性的影响因素
        1.5.1 光源
        1.5.2 体系的pH
        1.5.3 外加场效应
        1.5.4 捕获剂
    1.6 改性后TiO2光催化的应用
        1.6.1 氢能源
        1.6.2 生物杀菌
        1.6.3 空气净化
        1.6.4 污水处理
    1.7 本文主要研究内容及依据
2 2D-RGO/TiO2的制备及其协同去除Cr(Ⅵ)的吸附/光还原机理
    2.1 概述
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 氧化石墨烯(GO)的制备
        2.2.3 复合光催化剂2D-RGO/TiO2 的制备
        2.2.4 光催化剂的表征
            2.2.4.1 扫描电镜测试
            2.2.4.2 X-射线衍射图谱
            2.2.4.3 比表面积测试
            2.2.4.4 紫外-可见漫反射光谱
            2.2.4.5 光致发光(PL)光谱
            2.2.4.6 电化学分析
            2.2.4.7 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.2.5 实验方法
            2.2.5.1 目标还原物Cr(Ⅵ)的选择依据
            2.2.5.2 Cr(Ⅵ)光催化还原实验准备
            2.2.5.3 Cr(Ⅵ)光催化还原实验方法
    2.3 结果和讨论
        2.3.1 2D-RGO/TiO2 复合光催化剂的表征
            2.3.1.1 表面形貌(SEM)分析
            2.3.1.2 X-射线衍射(XRD)测试
            2.3.1.3 比表面积测试
            2.3.1.4 紫外可见漫反射(DRS)光谱分析
            2.3.1.5 光致发光(PL)与电化学分析
        2.3.2 光催化实验
            2.3.2.1 不同催化剂的光催化实验
            2.3.2.2 不同催化剂用量的光催化实验
            2.3.2.3 不同pH下 Cr(Ⅵ)的光催化实验
        2.3.3 表面元素形态分析
        2.3.4 2D-RGO/TiO2 性能的理论计算
        2.3.5 光催化机理
        2.3.6 光催化剂循环实验
    2.4 本章小结
3 g-C3N4/TiO2 光催化还原水中Cr(Ⅵ)的实验研究
    3.1 概述
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂与仪器
        3.2.2 层状g-C3N4结构的制备
        3.2.3 复合光催化剂g-C3N4/TiO2 的制备
        3.2.4 复合光催化剂g-C3N4/TiO2 的表征
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 复合光催化剂的表征分析
            3.3.1.1 扫描电镜(SEM)的表面形貌分析
            3.3.1.2 紫外可见漫反射光谱(DRS)分析
            3.3.1.3 光致发光(PL)分析
            3.3.1.4 电化学分析
        3.3.2 光催化实验
            3.3.2.1 不同催化剂的光催化实验探究
            3.3.2.2 光催化循环实验
            3.3.2.3 光催化机理探究
    3.4 本章小结
4 2D-WS2/TiO2 光催化还原水中Cr(Ⅵ)的实验研究
    4.1 概述
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 2D-WS2/TiO2 复合光催化剂的制备
        4.2.3 复合光催化剂2D-WS2/TiO2 的表征
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 复合光催化剂的表征分析
            4.3.1.1 扫描电镜(SEM)的表面形貌分析
            4.3.1.2 紫外可见漫反射光谱(DRS)分析
            4.3.1.3 光致发光(PL)光谱分析
            4.3.1.4 电化学阻抗(EIS)测试
        4.3.2 光催化实验
            4.3.2.1 不同条件下的光催化性能探究
            4.3.2.2 pH对新型的2D-WS2/TiO2 材料光催化性能的影响
            4.3.2.3 干扰离子对2D-WS2/TiO2 光催化性能的影响
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
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本文编号:3799298

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