负载型氧化亚铜的制备及其光催化性能的研究

发布时间：2017-06-06 12:19

  本文关键词：负载型氧化亚铜的制备及其光催化性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：半导体光催化技术是21世纪环境污染控制与治理的理想技术。目前这一环保高新技术受到各国研究者的广泛关注。负载型材料能够解决材料本身因粒径小而容易团聚及不容易回收再利用的问题，因而负载型光催化剂的制备这一研究领域更是得到了研究者的青睐。 本文以五水硫酸铜、无水亚硫酸钠为原料，选取人造沸石、硅粉、γ-Al2O3为载体，在乙酸-乙酸钠缓冲液中，通过化学沉积法制备了负载型氧化亚铜光催化剂。采用X射线衍射（XRD）对制得样品进行物象分析，表明样品的主要成分是氧化亚铜和载体；采用扫描电子显微镜（SEM）对制得样品进行形貌和尺寸大小分析，表明光催化剂氧化亚铜在载体表面有规则的晶须状生长，晶须的宽度均在0.1~0.5μm；紫外-可见漫反射分析表明样品在可见光区域有较强的光吸收性能。实验对影响负载型氧化亚铜的纯度和形貌进行了分析，得出制备样品的最佳条件为：样品制备过程中将乙酸-乙酸钠缓冲液加入到亚硫酸钠溶液中；0.5g/L的沸石掺量时硫酸铜的浓度应控制为0.05mol/L；0.05mol/L的硫酸铜浓度时硅粉、氧化铝的最佳掺量分别为0.8g/L、0.6g/L；反应温度应控制为85℃；反应时间控制为180min。采用EDTA络合滴定法测得沸石-Cu2O、硅粉-Cu2O、氧化铝-Cu2O中氧化亚铜的含量分别为68.62%、63.19%、65.66%。 以难降解、色度大的偶氮染料甲基橙来模拟印染废水，分别从光照时间、甲基橙初始浓度及初始pH、降解温度等不同方面来考察制得样品对甲基橙的降解影响。实验结果表明：负载型氧化亚铜对甲基橙有较好的降解效果，当甲基橙初始浓度为25mg/L、初始pH在7.00~10.00之间，降解温度为40℃，复合型光催化剂对甲基橙的降解效果最好。在最佳降解条件下光照含有光催化剂的甲基橙溶液，，结果表明前30min甲基橙的降解速率快；光照30min时，沸石-Cu2O、硅粉-Cu2O和氧化铝-Cu2O的降解率均达到89%以上，同等条件下纯氧化亚铜对甲基橙的降解率为52.3%；光照70min时三种负载型氧化亚铜和纯氧化亚铜对甲基橙的降解率分别为91.17%，91.81%，92.85%和66.41%，表明样品的形貌对样品性能的影响较大；以沸石-Cu2O为例研究了样品的重复性使用性能，样品四次循环利用后，光照70min时对甲基橙的降解率由92.32%分别降低至91.17%、88.84%、86.58%，重复使用四次后样品仍具有较高的降解率，表明样品在可见光区具有良好的光催化活性和较高的稳定性，有回收再利用的价值；阴离子影响实验表明，氯离子（Cl-）、氟离子（F-）、硫酸根离子（SO42-）对甲基橙的降解有较明显的影响。在实际的工业降解中，为了提高降解效率应控制Cl-、F-、SO42-的浓度分别在1.2g/L、0.3g/L、0.3g/L之内。
【关键词】：氧化亚铜 甲基橙光降解 沸石 硅粉 氧化铝
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O614.121;O643.36
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 引言11-24
• 1.1 绪论11
• 1.2 半导体光催化技术的研究进展及现状11-12
• 1.3 半导体材料的光催化机理12-14
• 1.4 氧化亚铜的研究现状14-18
• 1.4.1 氧化亚铜的基本性质14-15
• 1.4.2 氧化亚铜的制备方法15-16
• 1.4.3 氧化亚铜的光催化发展及现状16-18
• 1.5 沸石、硅粉、氧化铝的研究现状18-21
• 1.5.1 沸石、硅粉、氧化铝的物理化学性能18-19
• 1.5.2 沸石、硅粉、氧化铝的应用现状19-21
• 1.6 本论文的研究意义及研究内容21-24
• 2 负载型氧化亚铜的制备及表征24-39
• 2.1 实验部分24-25
• 2.2 负载型氧化亚铜的制备25-28
• 2.2.1 载体沸石/硅粉/氧化铝的表面预处理25-27
• 2.2.2 NaAC-HAC 缓冲溶液的配置27
• 2.2.3 化学沉积法制备负载型氧化亚铜27-28
• 2.2.4 样品表征28
• 2.3 不同制备参数对负载型氧化亚铜形貌和成分的影响28-34
• 2.3.1 混合方式对氧化亚铜负载效果的影响28-29
• 2.3.2 硫酸铜的浓度对氧化亚铜负载效果的影响29-31
• 2.3.3 载体的掺量对氧化亚铜负载效果的影响31-34
• 2.4 负载型氧化亚铜的表面表征34-37
• 2.4.1 X 射线衍射分析34-36
• 2.4.2 紫外可见漫反射分析36-37
• 2.5 本章小结37-39
• 3 负载型氧化亚铜的光催化性能研究39-56
• 3.1 实验部分39-44
• 3.1.1 实验试剂39-40
• 3.1.2 实验仪器40
• 3.1.3 实验原理40-42
• 3.1.4 实验过程42-43
• 3.1.5 光催化剂内氧化亚铜量的测定43-44
• 3.2 负载型氧化亚铜的光催化性能研究44-54
• 3.2.1 空白对照实验44-45
• 3.2.2 甲基橙初始浓度对降解效果的影响45-46
• 3.2.3 甲基橙初始 pH 值对降解效果的影响46-48
• 3.2.4 溶液温度对甲基橙降解效果的影响48-49
• 3.2.5 样品的重复使用性49-50
• 3.2.6 不同阴离子对甲基橙降解效果的影响50-53
• 3.2.7 最佳降解条件下的时间曲线53-54
• 3.3 本章小结54-56
• 4 结论56-57
• 参考文献57-64
• 致谢64-65
• 个人简历65
• 发表的学术论文65-66

【参考文献】

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本文编号：426369