给电子基团调控光催化剂对有机污染物的氧化降解：机理研究和材料功能增强
发布时间：2021-07-03 01:44
水体中残留的有机污染物由于存在浓度低且难以被微生物降解是目前常规水处理工艺和水质安全领域的一个挑战。开发新型、安全、高效和节能的水处理技术能有效地保障水质的安全。光催化氧化技术可直接利用太阳能来驱动一系列的化学反应,具有能耗低、反应条件温和和无二次污染等优点,是解决水体中残余有机物污染的有效途径。实现这个过程的关键在于寻找和设计高效的光催化剂。目前的光催化材料主要由无机半导体组成,由于其对太阳光的吸收利用效率低和结构修饰难度大,限制了它们在实际生产实践中的应用。本论文研发出以给电子基团调控和构筑的具有高效、廉价和稳定特性好的光催化剂。以多环芳烃中的菲、染料污染物中的亚甲基蓝和工业废水中具有高毒性的焦化废水为研究对象,系统地研究了不同给电子基团修饰和构筑的光催化剂对研究对象废水中典型目标污染物的去除效能、动力学和降解机理。MIL-101（Fe）-X和UIO-66-X（X=-OH,-NH2,-COOH,-NO2,-H）这两个系列的MOFs对光的吸收利用效率和光催化降解菲的性能均能够证明不同给电子基团修饰的MOFs对光吸收的响应不同。它们会影响菲的...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 有机污染物的环境污染
1.2.1 多环芳烃的来源和性质
1.2.2 工业废水的来源和性质
1.3 水处理工艺对有机污染物处理现状
1.3.1 多相光催化氧化技术概况
1.3.2 传统的光催化氧化技术
1.3.3 提高传统光催化剂性能的方法
1.4 新型光催化剂和技术的优势
1.4.1 金属有机框架材料在光催化机理的研究
1.4.2 目前提高金属有机框架材料光催化剂性能的策略
1.4.3 给电子基团调控光催化性能的可行性
1.5 本文研究的目的、意义和主要内容
1.5.1 目的和意义
1.5.2 主要内容
第二章 实验材料和方法
2.1 化学试剂
2.2 常用仪器设备
2.3 实验装置和方法
2.3.1 光催化反应器
2.3.2 实验步骤
2.4 分析方法
2.4.1 光反应器光辐射强度的测定
2.4.2 光催化剂表征分析
2.4.3 菲的前处理
2.4.4 菲的测定
2.4.5 紫外可见分光光度计分析
2.4.6 亚甲基蓝光催化裂解产物的前处理及分析
2.4.7 TOC分析仪测定废水中的总有机碳
2.4.8 三维荧光分析测定废水中的有机物质
2.4.9 电子顺磁共振表征分析光催化机理
2.4.10 实验数据分析
第三章 给电子基团调控MOFs光催化降解水中的菲
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 MIL-101(Fe)-X的合成
3.2.2 UIO-66-X的合成
3.3 结果与讨论
3.3.1 IR表征
3.3.2 XRD表征
3.3.3 Sbet表征
3.3.4 紫外可见光漫反射表征
3.3.5 光催化降解菲
3.3.6 两个系列MOFs的稳定性分析
3.3.7 给电子基团调控机理分析
3.4 本章小结
第四章 -CN桥连Cu(Ⅰ)聚合物光催化剂的原位合成和光催化机理
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 [Cu(L)_2·(H_2O)_2·(NO_3)_2]的合成
4.2.2 配位聚合物[Cu(L)_2·(CN)]_n的合成
4.2.3 UIO-66-NH_2的合成
4.2.4 X-射线晶体学分析测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 证明[Cu(L)_2·(CN)]_n中Cu(Ⅰ)的存在
4.3.2 X-射线单晶衍射分析[Cu(L)_2·(CN)]_n的结构
4.3.3 [Cu(L)_2·(CN)]_n的原位合成机理
4.3.4 [Cu(L)_2·(CN)]_n的光电性质
4.3.5 [Cu(L)_2·(CN)]_n光催化降解MB的性能
4.3.6 [Cu(L)_2·(CN)]_n光催化剂的稳定性分析
4.3.7 [Cu(L)_2·(CN)]_n的光催化机理
4.4 本章小结
第五章 -CN桥连Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)无机配位聚合物光催化剂的原位合成和光催化性能
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 无机配位聚合物{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n的原位合成
5.2.2 无机配位聚合物{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片的合成
5.2.3 MoS_2量子片的合成
5.2.4 X-射线晶体学分析测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 证明{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n中Cu(Ⅰ)/Cu(II)和-CN的存在
5.3.2 X-射线单晶衍射分析{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n的结构
5.3.3 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n的光电性质
5.3.4 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n光催化降解MB的性能
5.3.5 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片的制备
5.3.6 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片的光催化降解MB的性能
5.3.7 无机离子对{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片光催化降解MB的影响
5.3.8 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n光催化剂的稳定性分析
5.4 本章小结
第六章 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片光催化降解工业焦化废水原水和生化出水中的有机物
6.1 引言
6.2 工业焦化废水和经生化处理后的出水的来源和组分分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 光催化降解焦化废水原水中的有机物
6.3.2 光催化降解生化处理后焦化废水中的有机物
6.3.3 三维荧光分析有机组分的变化
6.3.4 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n光催化生化出水的稳定性分析
6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦化废水尾水O3氧化消除消毒副产物生成潜能的影响分析[J]. 袁孟阳,林冲,欧桦瑟,廖建波,韦朝海. 环境科学学报. 2013(08)
[2]煤化工中焦化废水的污染、控制原理与技术应用[J]. 韦朝海. 环境化学. 2012(10)
[3]焦化废水中溶解性有机物组分的特征分析[J]. 张万辉,韦朝海,晏波,任曼,彭平安. 环境化学. 2012(05)
[4]焦化废水污染特征及其控制过程与策略分析[J]. 韦朝海,贺明和,任源,李国保,陈金贵. 环境科学学报. 2007(07)
[5]高效液相色谱法分析水中痕量多环芳烃[J]. 朱利中,沈学优,刘勇建,叶春生. 环境化学. 1999(05)
[6]环境中的多环芳烃与致癌性[J]. 刘淑琴,王鹏. 山东师大学报(自然科学版). 1995(04)
博士论文
[1]焦化废水外排水中残余组分的环境行为及臭氧氧化过程分析[D]. 林冲.华南理工大学 2014
[2]水体中多环芳烃的TiO2光催化降解研究[D]. 文晟.中国科学院研究生院（广州地球化学研究所） 2002
硕士论文
[1]难降解废水高效生物除碳过程的实现及生物出水COD组成研究[D]. 曹臣.华南理工大学 2011
本文编号：3261605
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 有机污染物的环境污染
1.2.1 多环芳烃的来源和性质
1.2.2 工业废水的来源和性质
1.3 水处理工艺对有机污染物处理现状
1.3.1 多相光催化氧化技术概况
1.3.2 传统的光催化氧化技术
1.3.3 提高传统光催化剂性能的方法
1.4 新型光催化剂和技术的优势
1.4.1 金属有机框架材料在光催化机理的研究
1.4.2 目前提高金属有机框架材料光催化剂性能的策略
1.4.3 给电子基团调控光催化性能的可行性
1.5 本文研究的目的、意义和主要内容
1.5.1 目的和意义
1.5.2 主要内容
第二章 实验材料和方法
2.1 化学试剂
2.2 常用仪器设备
2.3 实验装置和方法
2.3.1 光催化反应器
2.3.2 实验步骤
2.4 分析方法
2.4.1 光反应器光辐射强度的测定
2.4.2 光催化剂表征分析
2.4.3 菲的前处理
2.4.4 菲的测定
2.4.5 紫外可见分光光度计分析
2.4.6 亚甲基蓝光催化裂解产物的前处理及分析
2.4.7 TOC分析仪测定废水中的总有机碳
2.4.8 三维荧光分析测定废水中的有机物质
2.4.9 电子顺磁共振表征分析光催化机理
2.4.10 实验数据分析
第三章 给电子基团调控MOFs光催化降解水中的菲
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 MIL-101(Fe)-X的合成
3.2.2 UIO-66-X的合成
3.3 结果与讨论
3.3.1 IR表征
3.3.2 XRD表征
3.3.3 Sbet表征
3.3.4 紫外可见光漫反射表征
3.3.5 光催化降解菲
3.3.6 两个系列MOFs的稳定性分析
3.3.7 给电子基团调控机理分析
3.4 本章小结
第四章 -CN桥连Cu(Ⅰ)聚合物光催化剂的原位合成和光催化机理
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 [Cu(L)_2·(H_2O)_2·(NO_3)_2]的合成
4.2.2 配位聚合物[Cu(L)_2·(CN)]_n的合成
4.2.3 UIO-66-NH_2的合成
4.2.4 X-射线晶体学分析测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 证明[Cu(L)_2·(CN)]_n中Cu(Ⅰ)的存在
4.3.2 X-射线单晶衍射分析[Cu(L)_2·(CN)]_n的结构
4.3.3 [Cu(L)_2·(CN)]_n的原位合成机理
4.3.4 [Cu(L)_2·(CN)]_n的光电性质
4.3.5 [Cu(L)_2·(CN)]_n光催化降解MB的性能
4.3.6 [Cu(L)_2·(CN)]_n光催化剂的稳定性分析
4.3.7 [Cu(L)_2·(CN)]_n的光催化机理
4.4 本章小结
第五章 -CN桥连Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)无机配位聚合物光催化剂的原位合成和光催化性能
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 无机配位聚合物{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n的原位合成
5.2.2 无机配位聚合物{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片的合成
5.2.3 MoS_2量子片的合成
5.2.4 X-射线晶体学分析测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 证明{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n中Cu(Ⅰ)/Cu(II)和-CN的存在
5.3.2 X-射线单晶衍射分析{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n的结构
5.3.3 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n的光电性质
5.3.4 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n光催化降解MB的性能
5.3.5 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片的制备
5.3.6 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片的光催化降解MB的性能
5.3.7 无机离子对{[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片光催化降解MB的影响
5.3.8 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n光催化剂的稳定性分析
5.4 本章小结
第六章 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n量子片光催化降解工业焦化废水原水和生化出水中的有机物
6.1 引言
6.2 工业焦化废水和经生化处理后的出水的来源和组分分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 光催化降解焦化废水原水中的有机物
6.3.2 光催化降解生化处理后焦化废水中的有机物
6.3.3 三维荧光分析有机组分的变化
6.3.4 {[Cu~(Ⅱ)(H_2O)_4][Cu~(Ⅰ)_4(CN)_6]}_n光催化生化出水的稳定性分析
6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]焦化废水尾水O3氧化消除消毒副产物生成潜能的影响分析[J]. 袁孟阳,林冲,欧桦瑟,廖建波,韦朝海. 环境科学学报. 2013(08)
[2]煤化工中焦化废水的污染、控制原理与技术应用[J]. 韦朝海. 环境化学. 2012(10)
[3]焦化废水中溶解性有机物组分的特征分析[J]. 张万辉,韦朝海,晏波,任曼,彭平安. 环境化学. 2012(05)
[4]焦化废水污染特征及其控制过程与策略分析[J]. 韦朝海,贺明和,任源,李国保,陈金贵. 环境科学学报. 2007(07)
[5]高效液相色谱法分析水中痕量多环芳烃[J]. 朱利中,沈学优,刘勇建,叶春生. 环境化学. 1999(05)
[6]环境中的多环芳烃与致癌性[J]. 刘淑琴,王鹏. 山东师大学报(自然科学版). 1995(04)
博士论文
[1]焦化废水外排水中残余组分的环境行为及臭氧氧化过程分析[D]. 林冲.华南理工大学 2014
[2]水体中多环芳烃的TiO2光催化降解研究[D]. 文晟.中国科学院研究生院（广州地球化学研究所） 2002
硕士论文
[1]难降解废水高效生物除碳过程的实现及生物出水COD组成研究[D]. 曹臣.华南理工大学 2011
本文编号：3261605
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3261605.html
