可见光下利用ZrO 2 (Er 3+ )/TiO 2 光催化降解海水中柴油污染
发布时间：2021-08-16 17:58
通过共沉淀法自制上转换材料与TiO2复合的纳米光催化剂;利用SEM、XRD等方法对光催化剂进行表征;通过改变催化剂掺杂比、pH值、催化剂投入量、光照时间和柴油初始浓度研究了可见光下光催化降解海水中柴油污染的影响因素以及复合光催化剂ZrO2（Er3+）/TiO2的利用效率,通过正交试验优化海水中柴油污染的降解;进行动力学分析,计算总反应速率表达式。结果表明,当柴油初始浓度为0.20g/L,催化剂投加量为0.8g/L,催化剂掺杂比为40%,pH为7,光照时间为2.5h时,复合光催化剂的利用效率最高,柴油的去除率达到87.74%。ZrO2（Er3+）/TiO2在可见光下能够有效地降解海水中的柴油污染。
【文章来源】：材料导报. 2017,31(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１光催化剂的制备流程图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ
氧化钠调节其ｐＨ值，添加一定量的自制光催化剂ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２，在可见光下光照。柴油剩余量可以利用紫外可见分光光度计测得，光催化剂的降解效率可以由计算得出。图１光催化剂的制备流程图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ３结果３．１ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２复合光催化剂的表征采用Ｑｕａｎｔａ２００ＦＥＧ场发射环境扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察光催化剂的外貌，结果如图２所示，结果表明，ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２复合光催化剂有良好的结晶度，呈现球体结构，这表明此材料可以促进光催化反应。随着掺杂比的增加，复合光催化剂出现团聚现象，可能影响光催化效果。图２不同掺杂比的ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２光催化剂的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｐｉｎｇｒａｔｉｏ利用Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）确定光催化剂的组成和粒径大小，结果如图３所示，当２θ为２５．３４６１°、３６．８９９８°、３６．２６９°、３７．７２６８°、４８．０２０７°、５４．０５２６°、５５．１４７８°和６２．７３７３°时峰值明显，利用Ｓｃｈｅｒｒｅｅｒ公式计算求得光催化剂的平均粒径分别为１６．１５ｎｍ、２４．６５ｎｍ、４８．５０ｎｍ、１３．４５ｎｍ、４８．４８ｎｍ和４９．８８ｎｍ，将ＸＲＤ图谱与ＪＣＰＤＳ卡（ＪＣＰＤＳ２１－
Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２复合光催化剂有良好的结晶度，呈现球体结构，这表明此材料可以促进光催化反应。随着掺杂比的增加，复合光催化剂出现团聚现象，可能影响光催化效果。图２不同掺杂比的ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２光催化剂的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｐｉｎｇｒａｔｉｏ利用Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）确定光催化剂的组成和粒径大小，结果如图３所示，当２θ为２５．３４６１°、３６．８９９８°、３６．２６９°、３７．７２６８°、４８．０２０７°、５４．０５２６°、５５．１４７８°和６２．７３７３°时峰值明显，利用Ｓｃｈｅｒｒｅｅｒ公式计算求得光催化剂的平均粒径分别为１６．１５ｎｍ、２４．６５ｎｍ、４８．５０ｎｍ、１３．４５ｎｍ、４８．４８ｎｍ和４９．８８ｎｍ，将ＸＲＤ图谱与ＪＣＰＤＳ卡（ＪＣＰＤＳ２１－１２７２）进行对照，可看出样品为锐钛矿型ＴｉＯ２。３．２催化剂用量对光催化反应的影响控制柴油的初始浓度为０．２ｇ／Ｌ，海水的ｐＨ为８．０，ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２的掺杂比为Ｔ３０，催化剂的投加量为０ｇ／Ｌ、图３复合光催化剂ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２的ＸＲＤ图Ｆｉｇ．３ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２·３６９·可见光下利用ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２光催化降解海
【参考文献】：
期刊论文
[1]Polyaniline Nanotube-ZnO Composite Materials: Facile Synthesis and Application[J]. 高芳,CHENG Yang,AN Liang,TAN Ruiqin,LI Xiaomin,王光辉. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(06)
[2]紫外可见上转换剂/TiO2复合光催化剂在海洋石油污染处理中的应用[J]. 刘云庆,于晓彩,吴云英,金晓杰,宫喜斌. 大连海洋大学学报. 2014(04)
[3]导电聚合物构建的高性能固态离子选择电极[J]. 黄美荣,谷国利,丁永波,付啸天,李荣贵. 分析化学. 2012(09)
[4]Preparation,characterization and photocatalytic performance of Mo-doped ZnO photocatalysts[J]. YU ChangLin 1*,YANG Kai 1,2,SHU Qing 1,YU Jimmy C.3,CAO FangFang 1,LI Xin 1 & ZHOU XiaoChun 1 1 School of Metallurgy and Chemical Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000,China 2 Fujian Provincial Key Laboratory of Photocatalysis—State Key Laboratory Breeding Base,Fuzhou University,Fuzhou 350002,China 3 Department of Chemistry,The Center of Novel Functional Molecules and Environmental Science Programme,The Chinese University of Hong Kong,Shatin,New Territories,Hong Kong,China. Science China（Chemistry）. 2012(09)
[5]NaYF4:Eu3+,Tm3+,Yb3+材料中Stokes和反Stokes发光研究[J]. 杜海燕,杨志萍,孙家跃. 光谱学与光谱分析. 2009(09)
[6]可见光下ZrO2(Er3+)/TiO2光催化剂的性能研究[J]. 于小钧,刘素文,冯光建,王萍,陈永刚. 硅酸盐通报. 2009(02)
[7]红外上转换材料发光检测传感器[J]. 王信甫. 激光与红外. 2003(04)
[8]红外-可见光的上转换材料研究进展[J]. 何捍卫,周科朝,熊翔,黄伯云. 中国稀土学报. 2003(02)
[9]二氧化锆纳米材料中三价铒离子的上转换发光[J]. 刘晃清,秦冠仕,林海燕,秦伟平,张继森,赵丹,吴长锋,任新光,吕少哲. 中国稀土学报. 2002(S1)
[10]中国近海石油污染现状、影响和防治[J]. 陈建秋. 节能与环保. 2002(03)
硕士论文
[1]上转换材料复合TiO2光催化剂的研究[D]. 于小钧.山东轻工业学院 2010
[2]港口水域石油污染生物降解及生物修复技术的基础研究[D]. 陈勇民.长安大学 2002
本文编号：3346135
【文章来源】：材料导报. 2017,31(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１光催化剂的制备流程图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ
氧化钠调节其ｐＨ值，添加一定量的自制光催化剂ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２，在可见光下光照。柴油剩余量可以利用紫外可见分光光度计测得，光催化剂的降解效率可以由计算得出。图１光催化剂的制备流程图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ３结果３．１ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２复合光催化剂的表征采用Ｑｕａｎｔａ２００ＦＥＧ场发射环境扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察光催化剂的外貌，结果如图２所示，结果表明，ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２复合光催化剂有良好的结晶度，呈现球体结构，这表明此材料可以促进光催化反应。随着掺杂比的增加，复合光催化剂出现团聚现象，可能影响光催化效果。图２不同掺杂比的ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２光催化剂的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｐｉｎｇｒａｔｉｏ利用Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）确定光催化剂的组成和粒径大小，结果如图３所示，当２θ为２５．３４６１°、３６．８９９８°、３６．２６９°、３７．７２６８°、４８．０２０７°、５４．０５２６°、５５．１４７８°和６２．７３７３°时峰值明显，利用Ｓｃｈｅｒｒｅｅｒ公式计算求得光催化剂的平均粒径分别为１６．１５ｎｍ、２４．６５ｎｍ、４８．５０ｎｍ、１３．４５ｎｍ、４８．４８ｎｍ和４９．８８ｎｍ，将ＸＲＤ图谱与ＪＣＰＤＳ卡（ＪＣＰＤＳ２１－
Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２复合光催化剂有良好的结晶度，呈现球体结构，这表明此材料可以促进光催化反应。随着掺杂比的增加，复合光催化剂出现团聚现象，可能影响光催化效果。图２不同掺杂比的ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２光催化剂的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｐｉｎｇｒａｔｉｏ利用Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）确定光催化剂的组成和粒径大小，结果如图３所示，当２θ为２５．３４６１°、３６．８９９８°、３６．２６９°、３７．７２６８°、４８．０２０７°、５４．０５２６°、５５．１４７８°和６２．７３７３°时峰值明显，利用Ｓｃｈｅｒｒｅｅｒ公式计算求得光催化剂的平均粒径分别为１６．１５ｎｍ、２４．６５ｎｍ、４８．５０ｎｍ、１３．４５ｎｍ、４８．４８ｎｍ和４９．８８ｎｍ，将ＸＲＤ图谱与ＪＣＰＤＳ卡（ＪＣＰＤＳ２１－１２７２）进行对照，可看出样品为锐钛矿型ＴｉＯ２。３．２催化剂用量对光催化反应的影响控制柴油的初始浓度为０．２ｇ／Ｌ，海水的ｐＨ为８．０，ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２的掺杂比为Ｔ３０，催化剂的投加量为０ｇ／Ｌ、图３复合光催化剂ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２的ＸＲＤ图Ｆｉｇ．３ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２·３６９·可见光下利用ＺｒＯ２（Ｅｒ３＋）／ＴｉＯ２光催化降解海
【参考文献】：
期刊论文
[1]Polyaniline Nanotube-ZnO Composite Materials: Facile Synthesis and Application[J]. 高芳,CHENG Yang,AN Liang,TAN Ruiqin,LI Xiaomin,王光辉. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(06)
[2]紫外可见上转换剂/TiO2复合光催化剂在海洋石油污染处理中的应用[J]. 刘云庆,于晓彩,吴云英,金晓杰,宫喜斌. 大连海洋大学学报. 2014(04)
[3]导电聚合物构建的高性能固态离子选择电极[J]. 黄美荣,谷国利,丁永波,付啸天,李荣贵. 分析化学. 2012(09)
[4]Preparation,characterization and photocatalytic performance of Mo-doped ZnO photocatalysts[J]. YU ChangLin 1*,YANG Kai 1,2,SHU Qing 1,YU Jimmy C.3,CAO FangFang 1,LI Xin 1 & ZHOU XiaoChun 1 1 School of Metallurgy and Chemical Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000,China 2 Fujian Provincial Key Laboratory of Photocatalysis—State Key Laboratory Breeding Base,Fuzhou University,Fuzhou 350002,China 3 Department of Chemistry,The Center of Novel Functional Molecules and Environmental Science Programme,The Chinese University of Hong Kong,Shatin,New Territories,Hong Kong,China. Science China（Chemistry）. 2012(09)
[5]NaYF4:Eu3+,Tm3+,Yb3+材料中Stokes和反Stokes发光研究[J]. 杜海燕,杨志萍,孙家跃. 光谱学与光谱分析. 2009(09)
[6]可见光下ZrO2(Er3+)/TiO2光催化剂的性能研究[J]. 于小钧,刘素文,冯光建,王萍,陈永刚. 硅酸盐通报. 2009(02)
[7]红外上转换材料发光检测传感器[J]. 王信甫. 激光与红外. 2003(04)
[8]红外-可见光的上转换材料研究进展[J]. 何捍卫,周科朝,熊翔,黄伯云. 中国稀土学报. 2003(02)
[9]二氧化锆纳米材料中三价铒离子的上转换发光[J]. 刘晃清,秦冠仕,林海燕,秦伟平,张继森,赵丹,吴长锋,任新光,吕少哲. 中国稀土学报. 2002(S1)
[10]中国近海石油污染现状、影响和防治[J]. 陈建秋. 节能与环保. 2002(03)
硕士论文
[1]上转换材料复合TiO2光催化剂的研究[D]. 于小钧.山东轻工业学院 2010
[2]港口水域石油污染生物降解及生物修复技术的基础研究[D]. 陈勇民.长安大学 2002
本文编号：3346135
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