核壳结构可见光催化剂的构建及其光催化性能研究
发布时间：2021-06-13 06:07
由于工业废水的不合理排放,导致一些毒害性较强的有机污染物（例如偶氮染料、酚类、抗生素等）随废水的排放进入到环境中,导致景观生态恶化、水生物生命丧失、人类饮用水源污染等诸多问题。由于有机污染物毒性大,而且对人体具有“三致”作用,所以由有机污染物引起的水体污染越来越受到重视。研究者们研发了一系列污水净化的方法,例如:化学沉淀法、吸附法、电化学法等。然而这些传统的修复技术存在耗能大、操作复杂、净化效果不明显、二次污染严重等问题,在实际应用中受到限制。光催化技术以半导体光催化剂为环境修复材料,以太阳光为动力,直接将太阳能转化成化学能,进而对有机污染物进行彻底氧化分解。该技术具有操作简单、绿色节能、不易产生二次污染、净化效果明显、再生性能好等优点。因此,光催化修复技术必然是未来一段时间内环境修复技术领域工作重点。光催化技术的核心是半导体光催化剂,而提升光催化技术的实际应用潜力在于提高光其催化效率。然而,光催化剂在实际应用中仍然存在缺点与不足:（1）光源利用率低;（2）光生载流子的迁移与分离效率低;（3）不易分离与回收。本研究针对上述提到的缺点与不足,分别构建了三种基于二维半导体材料核壳结构的可见...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)吉林省
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
环境污染状况实例
而在价带上留下具有强氧化性的空穴，光生电子-空穴对由此产生。光生电子-空穴对产生的示意图如图1.2 所示。这些具有强氧化还原特性的光生电子-空穴对随后会迁移扩散至光催化剂的表面，光生电子将催化剂表面 O2还原为·O2，而 h+则将催化剂表面的 OH或 H2O 氧化成·OH。·O2与·OH 是光催化反应中重要的活性物质，光生电子、空穴、·O2以及·OH 进而与目标污染物发生氧化还原反应，将目标分子彻底降解、矿化。显然，光生电子-空穴对在光催化反应中起到了至关重要的作用。而在光催化反应过程中，光生电子-空穴对的（i）光生产生—A、（ii）迁移—B、（iii）参与反应—C 这三个过程决定光催化反应的效率。通过观察图 1.2 我们发现，这三个过程受到很多因素的影响，下面我们来依次讨论。（i）A 过程—光生电子-空穴对的产生。影响该过程的主要因素有两方面，入射光的最大波长 λ
然后通过煅烧过程得到结晶态 TiO2，同时除去碳球模板，最后得到中空 TiO2纳米球，其形貌如图1.4 所示。该方法制备的 TiO2光催化剂具有较大的比表面积：117 cm2/g。紫外光照条件下 15 min 可将 RhB 完全降解。图 1.3 不同反应时间条件下得到的 TiO2的扫描和透射电镜照片（a）1/24；（b）0.5；（c）1；（d）2；（e）7；（f）14 天(Li, 2007)Fig. 1.3 SEM and TEM (insets) images of the titania spheressynthesized for(a) 1/24, (b) 0.5, (c) 1, (d) 2, (e) 7, and (f) 14 days图 1.4 （a）低倍率下中空 TiO2纳米球的扫描电镜照片；（b）高倍率下中空TiO2纳米球的扫描电镜照片；（c）中空 TiO2的透射电镜照片(Ming 等, 2012)Fig. 1.4 SEM images (a) Low magnification (b) Highmagnification(c) TEM of hollow TiO2nanosphers研究表明，通过调控 TiO2{001}晶面暴露比例也被证明是一种有效
【参考文献】：
期刊论文
[1]偶氮染料与化合物的颜色及危害[J]. 巴桑. 西藏科技. 2015(01)
[2]Ag3PO4体系光催化材料的研究进展:基础与改性（英文）[J]. 马运柱,成帆,刘文胜,王娟,王依锴. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(01)
[3]石灰沉淀法对重金属矿坑水中氟离子的去除[J]. 马士成,何绪文. 环境工程. 2013(03)
[4]抗生素滥用的现状及应对策略[J]. 曾化松,王艳琳. 中国卫生事业管理. 2012(05)
[5]电化学法深度处理实验室废水的试验研究[J]. 周波,王昊,何绪文,刘俐媛,侯少沛,张弓,宫景雯. 水处理技术. 2010(08)
[6]纳米材料在汽车尾气机外净化中的应用研究[J]. 孙凤英,石惠. 森林工程. 2008(04)
[7]纳米二氧化钛光催化技术在环境科学中的应用[J]. 张烨. 大理学院学报(自然科学). 2006(04)
[8]水体有毒有机污染物的危害及优先控制污染物[J]. 王晓燕,尚伟. 首都师范大学学报(自然科学版). 2002(03)
[9]膜过滤法处理食用油生产碱炼洗涤废水的研究[J]. 冯镜元,史红文. 过滤与分离. 2001(02)
[10]联苯胺染料的生产者与使用者癌症发病的比较研究[J]. 犹学筠,陈纪刚. 癌症. 1986(04)
硕士论文
[1]纺织品禁用偶氮染料检测方法国标与欧标的比较及检测方法的优化[D]. 张薇.东华大学 2014
[2]偶氮染料的致突变分子机制及其毒代动力学研究[D]. 朱浩.宁波大学 2014
[3]稀土掺杂纳米TiO2制备、结构与光催化性能[D]. 叶芬.武汉理工大学 2012
本文编号：3227156
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)吉林省
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
环境污染状况实例
而在价带上留下具有强氧化性的空穴，光生电子-空穴对由此产生。光生电子-空穴对产生的示意图如图1.2 所示。这些具有强氧化还原特性的光生电子-空穴对随后会迁移扩散至光催化剂的表面，光生电子将催化剂表面 O2还原为·O2，而 h+则将催化剂表面的 OH或 H2O 氧化成·OH。·O2与·OH 是光催化反应中重要的活性物质，光生电子、空穴、·O2以及·OH 进而与目标污染物发生氧化还原反应，将目标分子彻底降解、矿化。显然，光生电子-空穴对在光催化反应中起到了至关重要的作用。而在光催化反应过程中，光生电子-空穴对的（i）光生产生—A、（ii）迁移—B、（iii）参与反应—C 这三个过程决定光催化反应的效率。通过观察图 1.2 我们发现，这三个过程受到很多因素的影响，下面我们来依次讨论。（i）A 过程—光生电子-空穴对的产生。影响该过程的主要因素有两方面，入射光的最大波长 λ
然后通过煅烧过程得到结晶态 TiO2，同时除去碳球模板，最后得到中空 TiO2纳米球，其形貌如图1.4 所示。该方法制备的 TiO2光催化剂具有较大的比表面积：117 cm2/g。紫外光照条件下 15 min 可将 RhB 完全降解。图 1.3 不同反应时间条件下得到的 TiO2的扫描和透射电镜照片（a）1/24；（b）0.5；（c）1；（d）2；（e）7；（f）14 天(Li, 2007)Fig. 1.3 SEM and TEM (insets) images of the titania spheressynthesized for(a) 1/24, (b) 0.5, (c) 1, (d) 2, (e) 7, and (f) 14 days图 1.4 （a）低倍率下中空 TiO2纳米球的扫描电镜照片；（b）高倍率下中空TiO2纳米球的扫描电镜照片；（c）中空 TiO2的透射电镜照片(Ming 等, 2012)Fig. 1.4 SEM images (a) Low magnification (b) Highmagnification(c) TEM of hollow TiO2nanosphers研究表明，通过调控 TiO2{001}晶面暴露比例也被证明是一种有效
【参考文献】：
期刊论文
[1]偶氮染料与化合物的颜色及危害[J]. 巴桑. 西藏科技. 2015(01)
[2]Ag3PO4体系光催化材料的研究进展:基础与改性（英文）[J]. 马运柱,成帆,刘文胜,王娟,王依锴. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(01)
[3]石灰沉淀法对重金属矿坑水中氟离子的去除[J]. 马士成,何绪文. 环境工程. 2013(03)
[4]抗生素滥用的现状及应对策略[J]. 曾化松,王艳琳. 中国卫生事业管理. 2012(05)
[5]电化学法深度处理实验室废水的试验研究[J]. 周波,王昊,何绪文,刘俐媛,侯少沛,张弓,宫景雯. 水处理技术. 2010(08)
[6]纳米材料在汽车尾气机外净化中的应用研究[J]. 孙凤英,石惠. 森林工程. 2008(04)
[7]纳米二氧化钛光催化技术在环境科学中的应用[J]. 张烨. 大理学院学报(自然科学). 2006(04)
[8]水体有毒有机污染物的危害及优先控制污染物[J]. 王晓燕,尚伟. 首都师范大学学报(自然科学版). 2002(03)
[9]膜过滤法处理食用油生产碱炼洗涤废水的研究[J]. 冯镜元,史红文. 过滤与分离. 2001(02)
[10]联苯胺染料的生产者与使用者癌症发病的比较研究[J]. 犹学筠,陈纪刚. 癌症. 1986(04)
硕士论文
[1]纺织品禁用偶氮染料检测方法国标与欧标的比较及检测方法的优化[D]. 张薇.东华大学 2014
[2]偶氮染料的致突变分子机制及其毒代动力学研究[D]. 朱浩.宁波大学 2014
[3]稀土掺杂纳米TiO2制备、结构与光催化性能[D]. 叶芬.武汉理工大学 2012
本文编号：3227156
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