Bi基微马达的制备及其应用

发布时间：2023-11-07 19:45

　　微纳马达因其独特的自主运动,在生物医学和环境治理等方面展现了巨大的潜力,受到了人们的广泛关注。我们将微纳马达与BiOX(X=Bi,I)光催化剂进行结合,显著提高了光催化剂的降解效率。与传统的光催化剂的静态降解相比,该Bi基微马达通过自主运动促进溶液的质量传递,增加了催化剂与污染物接触机会,提高了污染物的降解速率。纳米酶在具有天然酶的特异性的同时,克服了过天然酶易失活、提纯困难等缺点,故代替天然酶用于特殊物质的检测。因此,利用微马达分别结合光芬顿试剂和具有模拟过氧化物酶活性的光催化剂,制得高光芬顿活性和检测与降解并存的新型复合材料。具体工作内容如下:1、采用简单的溶剂热法和光还原法制备了一种新型的3D Fe³⁺掺杂的BiOBr基磁性微马达,该微马达具有优异的太阳能光芬顿催化活性,可高效的降解有机污染物。利用SEM、TEM、XRD、XPS以及EDS等测试方式从Fe³⁺掺杂的BiOBr基磁性微马达的晶体结构、微观形貌和性能等方面对其进行分析。实验结果表明,磁性Fe³⁺掺杂的BiOBr基微马达保留了BiOBr的球形结构,表面均匀...

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 水体污染的现状
    1.2 污水的去除方法
    1.3 光催化技术
    1.4 光-芬顿氧化技术
        1.4.1 芬顿技术
        1.4.2 光-芬顿技术
    1.5 卤氧化铋
        1.5.1 卤氧化铋的制备方法
        1.5.2 卤氧化铋的改性
    1.6 微纳马达
        1.6.1 微纳马达驱动机制
        1.6.2 微纳马达制备方式
        1.6.3 微纳马达制备的应用
    1.7 模拟过氧化物酶
        1.7.1 模拟过氧化物酶的分类
        1.7.2 模拟过氧化物酶的分析方法
    1.8 本论文的研究意义与内容
        1.8.1 本论文的研究意义
        1.8.2 本论文的研究内容
第二章 研究方案设计与研究方法
    2.1 主要实验试剂及材料
    2.2 实验仪器与设备
    2.3 实验方案
        2.3.1 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄磁性微马达的制备
        2.3.2 BiOI/CoMn₂O₄微马达的制备
    2.4 结构与性能表征方法
        2.4.1 物相分析
        2.4.2 微观结构分析
        2.4.3 X射线光电子能谱分析
        2.4.4 热重分析
        2.4.5 比表面积和孔结构分析
        2.4.6 光电化学分析
        2.4.7 光芬顿/光催化性能研究
        2.4.8 微马达重复利用研究
        2.4.9 微马达运动分析
第三章 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达的制备及其光芬顿性能的研究
    3.1 引言
    3.2 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄微球的制备及表征
        3.2.1 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄微球的制备
        3.2.2 表征结果与分析讨论
    3.3 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达的制备及表征
        3.3.1 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达的制备
        3.3.2 表征结果与分析讨论
    3.4 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达的运动研究
        3.4.1 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达的运动
        3.4.2 双氧水浓度对Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达运动的影响
        3.4.3 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达对H₂O₂消耗的研究
        3.4.4 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达在磁场作用下运动的研究
    3.5 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达的光芬顿性能的研究
        3.5.1 不同反应体系对光芬顿性能的研究
        3.5.2 掺Fe³⁺量对光芬顿性能的影响
        3.5.3 H₂O₂浓度对光芬顿性能的影响
        3.5.4 pH对光芬顿性能的影响
        3.5.5 运动状态对光芬顿性能的影响
        3.5.6 不同pH下光芬顿过程中Fe³⁺的浸出
        3.5.7 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达的紫外可见连续光谱的分析
        3.5.8 光芬顿降解产物总有机碳含量的分析
        3.5.9 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达的重复利用性能
        3.5.10 Fe_αBi_1-αOBr/Fe₃O₄/Mn₃O₄微马达的光芬顿反应机理
    3.6 本章小结
第四章 BiOI/CoMn₂O₄微马达的制备以及污染物的检测与降解
    4.1 引言
    4.2 BiOI微管的制备及表征
        4.2.1 BiOI微管的制备
        4.2.2 表征结果与分析讨论
    4.3 BiOI/CoMn₂O₄微马达的制备及表征
        4.3.1 BiOI/CoMn₂O₄微马达的制备
        4.3.2 BiOI/CoMn₂O₄微马达的表征
    4.4 BiOI/CoMn₂O₄微马达的模拟过氧化物酶性能的分析
        4.4.1 BiOI/CoMn₂O₄微马达的模拟过氧化物酶活性
        4.4.2 BiOI/CoMn₂O₄微马达的模拟过氧化物酶催化机理
        4.4.3 OH的荧光分析
        4.4.4 BiOI/CoMn₂O₄微马达的模拟过氧化物酶最佳反应条件的探索
        4.4.5 BiOI/CoMn₂O₄微马达催化氧化反应动力学分析
        4.4.6 对苯二酚的检测
    4.5 BiOI/CoMn₂O₄微马达的运动分析
        4.5.1 BiOI/CoMn₂O₄微马达的运动
        4.5.2 双氧水浓度对BiOI/CoMn₂O₄微马达运动的影响
        4.5.3 不同双氧水浓度中BiOI/CoMn₂O₄微马达的受力分析
    4.6 BiOI/CoMn₂O₄微马达的光催化性能
        4.6.2 不同Bi³⁺浓度对光催化性能的影响
        4.6.3 H₂O₂浓度对光催化性能的影响
        4.6.4 运动状态对光催化性能的影响
        4.6.5 BiOI/CoMn₂O₄微马达的重复利用性能
        4.6.6 BiOI/CoMn₂O₄微马达的光催化机理
    4.7 本章小结
第五章 结论与创新点
    5.1 结论
    5.2 创新点
参考文献
致谢
附录



本文编号：3861325