磁性铁酸镍和铁酸镍基复合材料的合成及其对染料降解和吸附性能的研究

发布时间：2017-07-07 22:06

  本文关键词：磁性铁酸镍和铁酸镍基复合材料的合成及其对染料降解和吸附性能的研究

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【摘要】：工业革命已经历了三个世纪,化石能源投入与使用已达到巅峰水平,于此同时人们也发现解决环境危机已迫在眉睫。太阳能作为清洁能源具有取之不尽用之不竭的本质属性,且太阳能的使用不会造成二次污染,因此如何开发使用太阳能已成为各国能源开发的重点议题之一。催化剂的回收一直困扰着学者对催化剂的大范围应用,而磁性材料恰好帮助我们拓宽思路,因此将催化剂与磁性材料高效的相结合也是待于解决的一项问题。本文通过水热法合成了NiFe_2O_4,水浴法合成BiOI和一系列不同摩尔比的BiOI/NiFe_2O_4复合光催化剂。并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱(PL)、比表面积测试(BET)、电动电位测试(Zeta)等手段对这些催化剂进行了表征,同时用罗丹明B(RhB)、甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MB)等有机染料模拟污染物来考察它们的吸附和催化能力,具体研究内容如下:(1)利用正交实验原理,采用水热合成法,将Fe(NO3)3·9H2O作为Fe源,Ni(NO3)2?6H2O作为Ni源,通过调节反应条件,制备出一系列NiFe_2O_4。根据NiFe_2O_4光催化降解MB来的情况来评判其催化能力的大小,进而选出光催化能力最强的NiFe_2O_4。进一步通过捕获剂实验,对NiFe_2O_4的光催化机理进行了深入研究。(2)以Bi(NO3)3·5H2O为Bi源,以KI为I源,通过水浴合成法合成球形花瓣状BiOI,并通过多种表征手段对其晶体结构、表面形貌、光吸收特性、能带分布等进行了分析。通过以MO为污染物进行紫外光下催化降解,考察其光催化能力。根据捕获剂实验,对BiOI的光催化活性机理进行深入讨论。(3)选取的最优NiFe_2O_4样品,按照不同的物料配比投入到BiOI的制备过程中,合成出不同摩尔比的Bi OI/NiFe_2O_4复合光催化剂。通过XRD、UV-vis DRS、PL等表征手段对复合催化剂BiOI/NiFe_2O_4的表面形貌、光吸收特性和能带迁移情况进行了研究。通过光催化降解MO实验,牺牲剂实验等对BiOI/NiFe_2O_4的光催化能力和催化反应机理进行研究。(4)选取20%BiOI/Ni Fe_2O_4复合样品作为吸附研究对象,考察其对RhB有机染料吸附能力,同时进一步研究其吸附的原理。
【关键词】：NiFe_2O_4 BiOI BiOI/NiFe_2O_4 光催化 复合材料 吸附
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;O644.1;O647.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点7-11
• 第一章 综述11-20
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 半导体材料光催化基本原理12-13
• 1.3 光催化中的关键问题13-14
• 1.4 提高光催化效率的措施14-15
• 1.5 磁性材料的研究进展15-18
• 1.5.1 软磁性铁氧体材料的应用16
• 1.5.2 硬磁性铁氧体材料的应用16
• 1.5.3 尖晶石结构铁氧体16-18
• 1.6 复合光催化磁性材料18
• 1.7 水污染处理现状18-19
• 1.8 研究计划19-20
• 第二章 实验部分20-24
• 2.1 药品及仪器20-21
• 2.2 催化剂的表征21-22
• 2.2.1 X射线衍射仪21
• 2.2.2 紫外-可见漫反射吸收光谱21
• 2.2.3 电镜扫描21
• 2.2.4 荧光光谱21
• 2.2.5 电化学测试21-22
• 2.2.6 Zeta电位测试22
• 2.2.7 比表面积测试22
• 2.3 光催化反应22-24
• 2.3.1 光催化反应装置22-23
• 2.3.2 光催化反应原理23-24
• 第三章 正交实验确定具有最优光催化性能的铁酸镍24-34
• 3.1 引言24
• 3.2 正交实验的设计与NiFe_2O_4的制备24-25
• 3.2.1 正交实验的设计24-25
• 3.2.2 NiFe_2O_4的制备方法25
• 3.3 NiFe_2O_4光催化剂的表征25-31
• 3.3.1 样品的紫外可见吸收光谱25-26
• 3.3.2 样品的光催化活性26-28
• 3.3.3 样品的XRD分析28-29
• 3.3.4 样品的SEM分析29-30
• 3.3.5 8 号样品的禁带宽度30-31
• 3.4 光催化机理31-33
• 3.5 结论33-34
• 第四章 BiOI的制备表征及其光催化性能的研究34-40
• 4.1 引言34
• 4.2 BiOI的制备34
• 4.3 BiOI光催化剂的表征34-36
• 4.3.1 BiOI光催化剂的XRD分析34-35
• 4.3.2 BiOI光催化剂的SEM分析35
• 4.3.3 BiOI光催化剂的光吸收特性35-36
• 4.4 BiOI光催化剂的光催化活性36-37
• 4.5 光催化机理的研究37-39
• 4.6 本章小结39-40
• 第五章 复合光催化剂BiOI/NiFe_2O_4的制备表征及光催化性能研究40-49
• 5.1 引言40
• 5.2 复合光催化剂BiOI/NiFe_2O_4的制备40
• 5.3 光催化剂的表征40-43
• 5.3.1 光催化剂的XRD分析40-41
• 5.3.2 光催化剂的SEM分析41-42
• 5.3.3 光催化剂的光吸收特性42-43
• 5.4 BiOI/NiFe_2O_4的光催化活性43-45
• 5.5 光催化机理45-48
• 5.6 本章小结48-49
• 第六章 复合光催化剂BiOI/NiFe_2O_4吸附性能研究49-54
• 6.1 引言49
• 6.2 BiOI/NiFe_2O_4的结构参数49
• 6.3 pH值对BiOI/Ni Fe_2O_4吸附量的影响49-50
• 6.4 温度对BiOI/NiFe_2O_4吸附过程的影响50-51
• 6.5 吸附动力学51-52
• 6.6 等温吸附52-53
• 6.7 本章小结53-54
• 总结54-55
• 参考文献55-63
• 发表文章目录63-64
• 致谢64-65

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1 姜震;磁性铁酸镍和铁酸镍基复合材料的合成及其对染料降解和吸附性能的研究[D];东北石油大学;2016年

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