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铁酸锌基复合光催化剂的制备及其在净化抗生素废水中的应用研究

发布时间:2017-12-26 15:56

  本文关键词:铁酸锌基复合光催化剂的制备及其在净化抗生素废水中的应用研究 出处:《江苏大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:近年来,随着抗生素使用量的迅速增加,造成了大量的抗生素污染的现象,在水污染中表现的尤为突出。在环境治理技术中,光催化技术由于其高效率,低成本及无污染等特点,具有广泛的应用前景。目前,研究热点聚焦在具有可见光响应和磁性可回收性质的光催化剂的制备;而晶石型铁酸盐半导体光催化材料以其特有的光、磁、电等性质成为目前最热门的研究材料之一。本文以磁性尖晶石型铁酸盐光催化剂为研究对象,采用水热法制备磁性铁酸锌、铁酸钴和铁酸锌钴光催化剂、磁性氯氧铋/铁酸锌复合光催化剂及钴离子掺杂的铁酸锌/石墨相氮化碳复合光催化剂,并对其结构、形貌、磁性剂光催化性能等进行了表征和测试,研究不同复合比例对其结构、形貌及光催化活性的影响;通过其在可见光照射下对不同抗生素的光催化降解能力来说明不同铁酸盐含量的光催化剂对光催化性能的影响。主要结论如下:1.采用水热合成法,在加入不同的酸和不同反应时间的条件下制备了尖晶石型铁酸锌、铁酸锌钴、铁酸钴可见光响应的光催化剂。研究表明,在不同多元酸种类中和反应陈化时间中最佳优化条件是加入酒石酸并且反应时间为48 h时,制备的铁酸盐光催化剂纯度高、结晶度好、分布均匀。同时,对Zn_xCo_(1-x)Fe_2O_4(x=0-1)复合光催化剂进行了光催化实验,结果表明,Zn_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4(x=0.5)的光催化降解螺旋霉素活性最高。2.采用水热法制备了BiOCl/ZnFe_2O_4复合光催化剂。研究表明,ZnFe_2O_4纳米粒子均匀地负载在BiOCl纳米圆盘表面,构成了异质结构,有效的抑制了光生电子和空穴的复合,延长载流子寿命,从而提升了光催化活性。光催化降解实验结果表明,在可见光照射下,10%BiOCl/ZnFe_2O_4复合光催化剂在180 min内对青霉素的降解率高达99%。3.采用沸腾回流的方法制备了g-C_3N_4/Zn_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4复合光催化剂。研究表明,Zn_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4纳米粒子成功负载在g-C_3N_4二维纳米片上,并且在其界面上形成了异质结结构,能有效地抑制复合光催化剂内部光生载流子的复合,从而提高了光催化活性。光催化实验结果表明,在可见光照射下,g-C_3N_4/Zn_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4复合光催化剂的光催化性能明显于高单一的g-C_3N_4和Zn_(0.5)Co_(0.5)Fe_2O_4,在180 min内对氯霉素的降解率达到98.8%。
[Abstract]:In recent years, with the rapid increase in the use of antibiotics, a large amount of antibiotic pollution has been caused, especially in water pollution. In the environment control technology, photocatalytic technology has a wide application prospect because of its high efficiency, low cost and no pollution. At present, the research focus is focused on the preparation of photocatalyst with visible light response and magnetic recoverability, and the crystalline ferrite type semiconductor photocatalytic material has become one of the hottest research materials due to its unique properties of light, magnetism and electricity. In this paper, the magnetic spinel ferrite photocatalyst as the research object, the preparation of magnetic iron zinc, cobalt ferrite and zinc cobalt ferrite magnetic photocatalyst, bismuth oxychloride / zinc ferrite / composite photocatalyst and cobalt doped zinc ferrite graphite carbon nitride composite photocatalyst by hydrothermal method, and the the structure, morphology, magnetic agent photocatalytic properties were characterized and tested, effects of different composite ratio on the structure, morphology and photocatalytic activity; through the under visible light irradiation on the photocatalytic degradation ability of different antibiotics to illustrate the impact of photocatalysts with different ferrite content on Photocatalytic performance. The main conclusions are as follows: 1. by using the method of hydrothermal synthesis, in different acid and different reaction time under the conditions of the preparation of photocatalyst with visible light response of zinc ferrite spinel ferrite, zinc cobalt, cobalt ferrite. Research shows that in different types of acid neutralization reaction aging time is the optimal condition of tartaric acid is added and the reaction time is 48 h, ferrite catalyst for preparation of high purity, good crystallinity, uniform distribution. Meanwhile, photocatalytic activity of Zn_xCo_ (1-x) Fe_2O_4 (x=0-1) composite photocatalyst was investigated. The results showed that the activity of Zn_ (0.5) Co_ (0.5) Fe_2O_4 (x=0.5) photocatalytic degradation spiramycin was the highest. 2. the BiOCl/ZnFe_2O_4 composite photocatalyst was prepared by hydrothermal method. The research shows that ZnFe_2O_4 nanoparticles uniformly load on the surface of BiOCl nano discs, forming heterostructures, effectively suppressing the recombination of photo generated electrons and holes, prolonging carrier life and enhancing photocatalytic activity. The results of photocatalytic degradation show that the degradation rate of 10%BiOCl/ZnFe_2O_4 composite photocatalyst to penicillin in 180 min is up to 99% under visible light irradiation. 3. g-C_3N_4/Zn_ (0.5) Co_ (0.5) Fe_2O_4 composite photocatalyst was prepared by the method of boiling reflux. The results show that Zn_ (0.5) Co_ (0.5) Fe_2O_4 nanoparticles are successfully loaded on g-C_3N_4 two-dimensional nanosheets, and a heterojunction structure is formed at the interface. It can effectively inhibit the recombination of photo generated carriers in the composite photocatalyst, thereby improving the photocatalytic activity. The photocatalytic results showed that under visible light irradiation, the photocatalytic performance of g-C_3N_4/Zn_ (0.5) Co_ (0.5) Fe_2O_4 composite photocatalyst was obviously higher than that of high single g-C_3N_4 and Zn_ (0.5) Co_ (0.5) Fe_2O_4, and the degradation rate of chloramphenicol was 98.8% within 180 min.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X703;O643.36

【参考文献】

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本文编号:1337867

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