基于石墨相氮化碳的自防护光催化纤维制备及催化性能研究

发布时间：2024-06-07 00:16

　　近年来,不断增加的环境污染受到了极大的关注,尤其是水体污染,大量有机污染物的排放对人类健康和生态环境造成潜在威胁。因此,各种方法被应用于水体治理,其中的半导体光催化技术被认为是最有前景的废水处理技术之一,可以低成本,高效地消除有机污染物。然而,光催化剂大多以粉末形式存在,在使用时极易团聚且难以回收利用,因此有必要将它们进行负载。与无机材料相比,有机材料由于其柔韧性、易于加工等优点被认为是理想的催化剂载体。然而,有研究表明有机材料在一些光催化剂的作用下容易被光降解。例如,二氧化钛(TiO2)被光激发产生的强氧化性羟基自由基(·OH)会对有机载体造成破坏。此外,TiO2仅能吸收太阳光中的紫外光,导致太阳能利用率低,这限制了它的光催化活性。近几年,二维层状材料石墨相氮化碳(g-C3N4)由于其成本低,无毒,化学性质稳定和具有可见光响应等优点被大量研究,但是g-C3N4的比表面积较小,量子效率较低从而导致它的光催化活性不高。因此,本论文选择将g-C3N4包覆在有机载体的表面来避免TiO2对载体的光腐蚀,同时利用TiO2与g-C3N4之间的相互作用来提高材料的光催化性能。本文选择低熔点皮芯聚酯纤...

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 水体污染物的处理方法
        1.2.1 物理吸附法
        1.2.2 生物降解法
        1.2.3 高级氧化技术
        1.2.4 光催化氧化法
    1.3 半导体光催化剂的研究进展
        1.3.1 无机半导体光催化剂
        1.3.2 有机半导体光催化剂
    1.4 光催化剂载体的研究进展
        1.4.1 无机类载体
            1.4.1.1 天然矿物
            1.4.1.2 陶瓷类
            1.4.1.3 玻璃类
            1.4.1.4 吸附剂类
        1.4.2 有机类载体
    1.5 课题的提出及研究内容
        1.5.1 课题的研究背景
        1.5.2 课题的研究内容
第二章 g-C₃N₄-TiO₂@LMPET的制备及光催化性能的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料与仪器
            2.2.1.1 实验原料
            2.2.1.2 实验仪器
        2.2.2 g-C₃N₄-TiO₂@LMPET的制备
            2.2.2.1g-C₃N₄的合成
            2.2.2.2 g-C₃N₄@LMPET和TiO₂@LMPET的制备
            2.2.2.3 g-C₃N₄-TiO₂@LMPET的制备
        2.2.3 g-C₃N₄-TiO₂@LMPET催化剂的表征
            2.2.3.1 场发射扫描电子显微镜测试
            2.2.3.2 X射线光电子能谱测试
            2.2.3.3 紫外-可见漫反射光谱测试
            2.2.3.4 傅立叶红外光谱测试
            2.2.3.5 X射线衍射测试
            2.2.3.6 荧光光谱测试
            2.2.3.7 热重分析测试
            2.2.3.8 差式扫描量热法测试
            2.2.3.9 有机元素分析测试
            2.2.3.10 电感耦合等离子体质谱测试
        2.2.4 g-C₃N₄-TiO₂@LMPET的光催化性能测试
        2.2.5 PET载体的稳定性实验
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 光催化材料的表征分析
            2.3.1.1 场发射扫描电镜分析
            2.3.1.2 X射线光电子能谱分析
            2.3.1.3 紫外-可见漫反射光谱分析
            2.3.1.4 傅立叶红外光谱分析
            2.3.1.5 X射线衍射分析
            2.3.1.6 荧光光谱分析
            2.3.1.7 热稳定性分析
            2.3.1.8 差式扫描量热法分析
            2.3.1.9 有机元素分析
            2.3.1.10 钛元素含量分析
        2.3.2 g-C₃N₄-TiO₂@LMPET的光催化性能研究
        2.3.3 g-C₃N₄-TiO₂@LMPET的催化性能影响因素
            2.3.3.1 pH值的影响
        2.3.4 g-C₃N₄-TiO₂@LMPET的循环使用性能研究
        2.3.5 PET载体的稳定性测试
        2.3.6 g-C₃N₄-TiO₂@LMPET光催化降解SQX和噻虫嗪的机理研究
            2.3.6.1 捕获剂实验
            2.3.6.2 EPR测试分析
            2.3.6.3 光催化机理
        2.3.7 SQX和噻虫嗪的降解产物及历程分析
        2.3.8 自防护纤维展示
    2.4 小结
第三章 TiO₂/g-C₃N₄-CONH-KH550@cotton的制备及光催化性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料与仪器
            3.2.1.1 实验原料
            3.2.1.2 实验仪器
        3.2.2 TiO₂/g-C₃N₄-CONH-KH550@cotton的制备
            3.2.2.1 g-C₃N₄-CONH-KH550的制备
            3.2.2.2 TiO₂/g-C₃N₄-CONH-KH550@cotton的制备
        3.2.3 TiO₂/g-C₃N₄-CONH-KH550@cotton的表征
            3.2.3.1 热场发射扫描电子显微镜测试
            3.2.3.2 傅立叶红外光谱测试
            3.2.3.3 紫外-可见漫反射光谱测试
            3.2.3.4 荧光光谱测试
            3.2.3.5 X射线衍射测试
            3.2.3.6 热重分析测试
            3.2.3.7 机元素分析测试
            3.2.3.8 电感耦合等离子体质谱测试
            3.2.3.9 拉伸断裂强度测试
        3.2.4 TiO₂/g-C₃N₄-CONH-KH550@cotton的光催化性能测试
        3.2.5 棉布载体的稳定性实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 光催化材料的表征分析
            3.3.1.1 场发射扫描电镜分析
            3.3.1.2 傅立叶红外光谱分析
            3.3.1.3 紫外-可见漫反射光谱分析
            3.3.1.4 荧光光谱分析
            3.3.1.5 X射线衍射分析
            3.3.1.6 热稳定性分析
            3.3.1.7 有机元素分析
            3.3.1.8 钛元素含量分析
        3.3.2 筛选最佳的g-C₃N₄-CONH-KH550粉末
            3.3.2.1 g-C₃N₄-CONH-KH550粉末的光催化活性测试
            3.3.2.2 g-C₃N₄-CONH-KH550粉末的粘结性能测试
        3.3.3 TiO₂/g-C₃N₄-CONH-KH550@cotton的光催化性能研究
        3.3.4 TiO₂/g-C₃N₄-CONH-KH550@cotton的催化性能影响因素
            3.3.4.1 pH值的影响
        3.3.5 TiO₂/g-C₃N₄-CONH-KH550@cotton的循环使用性能研究
        3.3.6 棉布载体的稳定性测试
        3.3.7 TiO₂/g-C₃N₄-CONH-KH550@cotton光催化降解SQX和噻虫嗪的机理研究
            3.3.7.1 自由基的检测
            3.3.7.2 EPR测试分析
            3.3.7.3 光催化机理
        3.3.8 SQX和噻虫嗪的降解产物及历程分析
    3.4 小结
第四章 总结
参考文献
硕士期间发表论文
致谢



本文编号：3990496