微波辅助合成ZnO及其光催化降解CTAB性能研究
发布时间：2021-04-24 10:41
随着工业的发展,表面活性剂的消耗量急剧增加,导致表面活性剂废水大量进入到环境中,给生态环境带来十分严重的污染和危害。在表面活性剂中季胺盐类阳离子表面活性剂毒性较大,对微生物有强烈的抑制作用,在环境中生物降解不易,同时还抑制了其它污染物的降解,因此研究季胺盐类阳离子表面活性剂的降解有着重要的意义。本文在微波辐射条件下,合成了多种高活性的ZnO光催化剂,用于光催化降解季胺盐型表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）,主要内容及研究成果如下:1.采用微波溶胶凝胶法合成纳米ZnO,对其进行X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、紫外可见吸收性能（UV-vis）、BET表征测试、光催化性能测试,并考察微波辐射功率和微波辐射时间的变化对ZnO晶相结构、微观形貌、紫外可见吸收性能、比表面积及光催化性能的影响,初步讨论微波加热方式及微波辐射条件增强纳米ZnO光催化性能的原因。实验结果表明:与常规加热方式相比,微波加热方式大大缩短了溶胶反应时间,但仍需后续煅烧使前驱体分解为ZnO;微波溶胶凝胶法合成纳米ZnO的最佳微波条件为:微波辐射功率为800W,微波辐射时间为10min;光催...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第1章 文献综述
1.1 表面活性剂废水降解的必要性
1.2 表面活性剂废水的处理方法
1.2.1 生物降解方法
1.2.2 混凝沉淀法
1.2.3 吸附法
1.2.4 泡沫分离法
1.2.5 膜分离法
1.2.6 微电解法
1.2.7 催化氧化法
1.2.8 光催化降解法
1.3 液相法合成纳米ZnO的研究进展
1.3.1 沉淀法
1.3.2 溶胶-凝胶法
1.3.3 水热法
1.3.4 微乳液法
1.3.5 醇盐水解法
1.3.6 溶剂热法
1.4 微波辅助液相法合成纳米ZnO的方法研究进展
1.4.1 微波法合成纳米ZnO的微观形貌
1.4.2 抗菌特性
1.4.3 光致发光特性
1.4.4 吸附性能
1.4.5 光催化性能
1.5 选题意义及研究内容
1.5.1 选题依据与意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验材料与实验方法
2.1 化学试剂和仪器
2.1.1 化学试剂
2.1.2 仪器设备
2.2 ZnO光催化剂的合成
2.2.1 微波溶胶凝胶法合成纳米ZnO
2.2.2 微波溶胶凝胶法合成二乙醇胺改性的纳米ZnO
2.2.3 微波沉淀法合成纳米ZnO
2.2.4 微波沉淀法合成Ce掺杂的复合ZnO
2.3 ZnO光催化剂的表征
2.3.1 XRD表征
2.3.2 SEM表征
2.3.3 TEM表征
2.3.4 UV-vis表征
2.3.5 BET表征
2.4 光催化活性评价
2.5 自由基捕获实验
第3章 微波溶胶凝胶法合成纳米ZnO及光催化性能研究
3.1 引言
3.2 合成过程加热方式的选择
3.3 光催化剂ZnO的表征
3.3.1 XRD表征
3.3.2 SEM表征
3.3.3 EDS表征
3.3.4 TEM表征
3.3.5 UV-vis表征
3.3.6 BET表征
3.4 ZnO光催化降解CTAB的性能研究
3.4.1 微波辐射条件的影响
3.4.2 催化剂投加浓度的影响
3.4.3 初始pH值的影响
3.4.4 反应动力学模型
3.5 纳米ZnO光催化降解CTAB机理的初步研究
3.5.1 捕获实验证明中间氧化物种
3.5.2 微波辐射条件对ZnO光催化性能的影响机制
3.6 本章小结
第4章 二乙醇胺改性ZnO及光催化性能研究
4.1 引言
4.2 DEA改性ZnO的表征
4.2.1 XRD表征
4.2.2 SEM表征
4.2.3 EDS表征
4.2.4 TEM表征
4.2.5 UV-vis表征
4.2.6 BET表征
4.3 DEA改性ZnO光催化降解CTAB的性能研究
4.3.1 改性剂的筛选
4.3.2 改性剂用量对ZnO光催化性能的影响
4.3.3 催化剂投加浓度的影响
4.3.4 初始pH值的影响
4.3.5 反应动力学模型
4.4 DEA改性ZnO光催化降解CTAB机理的初步研究
4.4.1 捕获实验鉴定中间氧化物种
4.4.2 DEA改性对纳米ZnO光催化性能的影响机制
4.5 本章小结
第5章 微波沉淀法合成ZnO及光催化性能研究
5.1 引言
5.2 合成过程加热方式的选择
5.3 光催化剂ZnO的表征
5.3.1 XRD表征
5.3.2 BET表征
5.3.3 SEM表征
5.3.4 EDS表征
5.3.5 UV-vis表征
5.4 纳米ZnO光催化降解CTAB的性能研究
5.4.1 微波辐射条件的影响
5.4.2 光催化剂用量的影响
5.4.3 初始pH值的影响
5.4.4 反应动力学模型
5.5 纳米ZnO光催化降解CTAB机理的初步研究
5.5.1 捕获实验鉴定中间氧化物种
5.5.2 微波辐射条件对ZnO光催化性能的影响机制
5.6 本章小结
第6章 Ce掺杂ZnO的光催化性能研究
6.1 引言
6.2 Ce掺杂ZnO的表征
6.2.1 XRD表征
6.2.2 BET表征
6.2.3 SEM表征
6.2.4 UV-vis表征
6.3 Ce掺杂的ZnO光催化降解CTAB的性能研究
6.3.1 Ce的掺杂量对ZnO光催化性能的影响
6.3.2 微波辐射功率对ZnO光催化性能的影响
6.3.3 微波辐射时间对ZnO光催化性能的影响
6.3.4 催化剂投加浓度的影响
6.3.5 初始pH值的影响
6.3.6 掺杂Ce的ZnO与无掺杂的ZnO光催化降解CTAB的性能比较
6.3.7 反应动力学模型
6.4 Ce掺杂的纳米ZnO光催化降解CTAB机理的初步研究
6.4.1 捕获剂鉴定中间氧化物种
6.4.2 Ce掺杂对ZnO光催化性能的影响机制
6.5 本章小结
结论
参考文献
发表文章目录
发明专利目录
获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ce掺杂Bi2O3光催化剂的制备、表征及其可见光催化性能[J]. 肖国生,刘佳露,刘卓婧,张凤君,吕聪. 发光学报. 2014(08)
[2]微波诱导燃烧法制备稀土离子掺杂氧化锌纳米材料[J]. 曹渊,王亚涛,徐彦芹,刘柏林. 硅酸盐通报. 2012(05)
[3]高比表面空心球状ZnO/ZnAl2O4复合光催化剂制备及活性[J]. 张丽,阎建辉,周民杰,杨亚辉,刘又年. 无机化学学报. 2012(09)
[4]三维球状ZnO纳米簇的微波辅助合成与微波增强光催化降解染料[J]. 李莉,李恩帅,高宇,赵月红,禚娜,路露. 高等学校化学学报. 2012(07)
[5]纳米ZnO光催化降解有毒有机污染物[J]. 邹彩琼,贾漫珂,罗光富,顾彦,黄应平. 三峡大学学报(自然科学版). 2011(04)
[6]微波水热法制备氧化锌纳米粉体及其光催化性能[J]. 王艳,谈国强,苗鸿雁,宋丽花. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[7]三维有序大孔复合材料Ag/ZnO-TiO2的制备及微波辅助光催化性能[J]. 李莉,赵月红,李恩帅,禚娜,马慧媛,刘波. 高等学校化学学报. 2011(06)
[8]Simple preparation and catalytic properties of ZnO for ozonation degradation of phenol in water[J]. Yu Ming Dong~(a,*),Guang Li Wang~a,Ping Ping Jiang~a,Ai Min Zhang~(b,*), Lin Yue~c,Xiao Ming Zhang~c a School of Chemical and Material Engineering,Jiangnan University,Wuxi 214122,China b School of Chemistry and Chemical Engineering,Key Laboratory of Mesoscopic Chemistry,Nanjing University,Nanjing 210093,China c School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China. Chinese Chemical Letters. 2011(02)
[9]氧化锌纳米结构的制备与应用研究进展[J]. 丁浩冉,王树林,陈海燕,王海锋. 材料导报. 2010(S2)
[10]微乳液法合成不同维度氧化锌纳米材料及其光催化活性[J]. 滕洪辉,徐淑坤,王猛. 无机材料学报. 2010(10)
博士论文
[1]功能性纳米ZnO的调控制备、表征及其光催化性能研究[D]. 王玉新.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]不同形貌的ZnO纳米材料的制备与表征[D]. 安峰.太原理工大学 2012
[2]纳米氧化锌的微观控制合成及光催化性能研究[D]. 王广丽.曲阜师范大学 2011
本文编号：3157221
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第1章 文献综述
1.1 表面活性剂废水降解的必要性
1.2 表面活性剂废水的处理方法
1.2.1 生物降解方法
1.2.2 混凝沉淀法
1.2.3 吸附法
1.2.4 泡沫分离法
1.2.5 膜分离法
1.2.6 微电解法
1.2.7 催化氧化法
1.2.8 光催化降解法
1.3 液相法合成纳米ZnO的研究进展
1.3.1 沉淀法
1.3.2 溶胶-凝胶法
1.3.3 水热法
1.3.4 微乳液法
1.3.5 醇盐水解法
1.3.6 溶剂热法
1.4 微波辅助液相法合成纳米ZnO的方法研究进展
1.4.1 微波法合成纳米ZnO的微观形貌
1.4.2 抗菌特性
1.4.3 光致发光特性
1.4.4 吸附性能
1.4.5 光催化性能
1.5 选题意义及研究内容
1.5.1 选题依据与意义
1.5.2 研究内容
第2章 实验材料与实验方法
2.1 化学试剂和仪器
2.1.1 化学试剂
2.1.2 仪器设备
2.2 ZnO光催化剂的合成
2.2.1 微波溶胶凝胶法合成纳米ZnO
2.2.2 微波溶胶凝胶法合成二乙醇胺改性的纳米ZnO
2.2.3 微波沉淀法合成纳米ZnO
2.2.4 微波沉淀法合成Ce掺杂的复合ZnO
2.3 ZnO光催化剂的表征
2.3.1 XRD表征
2.3.2 SEM表征
2.3.3 TEM表征
2.3.4 UV-vis表征
2.3.5 BET表征
2.4 光催化活性评价
2.5 自由基捕获实验
第3章 微波溶胶凝胶法合成纳米ZnO及光催化性能研究
3.1 引言
3.2 合成过程加热方式的选择
3.3 光催化剂ZnO的表征
3.3.1 XRD表征
3.3.2 SEM表征
3.3.3 EDS表征
3.3.4 TEM表征
3.3.5 UV-vis表征
3.3.6 BET表征
3.4 ZnO光催化降解CTAB的性能研究
3.4.1 微波辐射条件的影响
3.4.2 催化剂投加浓度的影响
3.4.3 初始pH值的影响
3.4.4 反应动力学模型
3.5 纳米ZnO光催化降解CTAB机理的初步研究
3.5.1 捕获实验证明中间氧化物种
3.5.2 微波辐射条件对ZnO光催化性能的影响机制
3.6 本章小结
第4章 二乙醇胺改性ZnO及光催化性能研究
4.1 引言
4.2 DEA改性ZnO的表征
4.2.1 XRD表征
4.2.2 SEM表征
4.2.3 EDS表征
4.2.4 TEM表征
4.2.5 UV-vis表征
4.2.6 BET表征
4.3 DEA改性ZnO光催化降解CTAB的性能研究
4.3.1 改性剂的筛选
4.3.2 改性剂用量对ZnO光催化性能的影响
4.3.3 催化剂投加浓度的影响
4.3.4 初始pH值的影响
4.3.5 反应动力学模型
4.4 DEA改性ZnO光催化降解CTAB机理的初步研究
4.4.1 捕获实验鉴定中间氧化物种
4.4.2 DEA改性对纳米ZnO光催化性能的影响机制
4.5 本章小结
第5章 微波沉淀法合成ZnO及光催化性能研究
5.1 引言
5.2 合成过程加热方式的选择
5.3 光催化剂ZnO的表征
5.3.1 XRD表征
5.3.2 BET表征
5.3.3 SEM表征
5.3.4 EDS表征
5.3.5 UV-vis表征
5.4 纳米ZnO光催化降解CTAB的性能研究
5.4.1 微波辐射条件的影响
5.4.2 光催化剂用量的影响
5.4.3 初始pH值的影响
5.4.4 反应动力学模型
5.5 纳米ZnO光催化降解CTAB机理的初步研究
5.5.1 捕获实验鉴定中间氧化物种
5.5.2 微波辐射条件对ZnO光催化性能的影响机制
5.6 本章小结
第6章 Ce掺杂ZnO的光催化性能研究
6.1 引言
6.2 Ce掺杂ZnO的表征
6.2.1 XRD表征
6.2.2 BET表征
6.2.3 SEM表征
6.2.4 UV-vis表征
6.3 Ce掺杂的ZnO光催化降解CTAB的性能研究
6.3.1 Ce的掺杂量对ZnO光催化性能的影响
6.3.2 微波辐射功率对ZnO光催化性能的影响
6.3.3 微波辐射时间对ZnO光催化性能的影响
6.3.4 催化剂投加浓度的影响
6.3.5 初始pH值的影响
6.3.6 掺杂Ce的ZnO与无掺杂的ZnO光催化降解CTAB的性能比较
6.3.7 反应动力学模型
6.4 Ce掺杂的纳米ZnO光催化降解CTAB机理的初步研究
6.4.1 捕获剂鉴定中间氧化物种
6.4.2 Ce掺杂对ZnO光催化性能的影响机制
6.5 本章小结
结论
参考文献
发表文章目录
发明专利目录
获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ce掺杂Bi2O3光催化剂的制备、表征及其可见光催化性能[J]. 肖国生,刘佳露,刘卓婧,张凤君,吕聪. 发光学报. 2014(08)
[2]微波诱导燃烧法制备稀土离子掺杂氧化锌纳米材料[J]. 曹渊,王亚涛,徐彦芹,刘柏林. 硅酸盐通报. 2012(05)
[3]高比表面空心球状ZnO/ZnAl2O4复合光催化剂制备及活性[J]. 张丽,阎建辉,周民杰,杨亚辉,刘又年. 无机化学学报. 2012(09)
[4]三维球状ZnO纳米簇的微波辅助合成与微波增强光催化降解染料[J]. 李莉,李恩帅,高宇,赵月红,禚娜,路露. 高等学校化学学报. 2012(07)
[5]纳米ZnO光催化降解有毒有机污染物[J]. 邹彩琼,贾漫珂,罗光富,顾彦,黄应平. 三峡大学学报(自然科学版). 2011(04)
[6]微波水热法制备氧化锌纳米粉体及其光催化性能[J]. 王艳,谈国强,苗鸿雁,宋丽花. 稀有金属材料与工程. 2011(S1)
[7]三维有序大孔复合材料Ag/ZnO-TiO2的制备及微波辅助光催化性能[J]. 李莉,赵月红,李恩帅,禚娜,马慧媛,刘波. 高等学校化学学报. 2011(06)
[8]Simple preparation and catalytic properties of ZnO for ozonation degradation of phenol in water[J]. Yu Ming Dong~(a,*),Guang Li Wang~a,Ping Ping Jiang~a,Ai Min Zhang~(b,*), Lin Yue~c,Xiao Ming Zhang~c a School of Chemical and Material Engineering,Jiangnan University,Wuxi 214122,China b School of Chemistry and Chemical Engineering,Key Laboratory of Mesoscopic Chemistry,Nanjing University,Nanjing 210093,China c School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China. Chinese Chemical Letters. 2011(02)
[9]氧化锌纳米结构的制备与应用研究进展[J]. 丁浩冉,王树林,陈海燕,王海锋. 材料导报. 2010(S2)
[10]微乳液法合成不同维度氧化锌纳米材料及其光催化活性[J]. 滕洪辉,徐淑坤,王猛. 无机材料学报. 2010(10)
博士论文
[1]功能性纳米ZnO的调控制备、表征及其光催化性能研究[D]. 王玉新.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]不同形貌的ZnO纳米材料的制备与表征[D]. 安峰.太原理工大学 2012
[2]纳米氧化锌的微观控制合成及光催化性能研究[D]. 王广丽.曲阜师范大学 2011
本文编号：3157221
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