基于可见光响应Er 3+ :YAlO 3 /RGO/TiO 2 电极的光电催化性能研究

发布时间：2022-01-09 10:51

　　工业废水中难降解有毒成分含量和种类增加,产生致癌、致畸变等风险,威胁人类身体健康。因此,工业废水的有效处理至关重要。然而,物理法不能真正意义去除污染物,生物法对废水的可生化性要求高。光电催化法由于反应条件温和,无二次污染等优点在环境领域倍受重视。其中电极材料的研发是该技术的关键。本研究利用上转换发光剂Er³⁺:YAlO₃,具有优良电子传递与传导特性和吸附性能的石墨烯（RGO）与TiO₂共耦合,制备出Er³⁺:YAlO₃/RGO/TiO₂（ERT）粉体光催化剂,并采用响应面（RSM）法进行优化。将粉体催化剂负载于FTO导电玻璃制备ERT电极,构建光电催化体系。采用X射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）、紫外-可见漫反射光谱分析（DRS）、光致发光光谱分析（PL）和扫描电子显微镜分析（SEM）等手段对电极进行表征。结合光电流响应及电化学阻抗等测试,光电催化性能的测试,探讨了不同反应条件光电催化效率影响。实验结果表明,优化得到的最佳实验制备条件... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 印染废水简介
        1.1.2 印染废水处理技术
    1.2 光电催化技术
        1.2.1 光电催化简介
        1.2.2 TiO_2光催化技术
        1.2.3 TiO_2光催化剂的改性
    1.3 研究目的与研究内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
第2章 材料与方法
    2.1 Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2的制备
        2.1.1 上转换发光剂Er~(3+):YAlO_3的制备
        2.1.2 Er~(3+):YAlO_3/TiO_2及TiO_2催化剂的制备
        2.1.3 氧化石墨的制备
        2.1.4 RGO/TiO_2及Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2催化剂的制备
        2.1.5 电极的制备
    2.2 响应面法优化Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2催化剂的实验设计
    2.3 催化剂表征分析
        2.3.1 X射线衍射分析（XRD）
        2.3.2 X射线光电子能谱分析（XPS）
        2.3.3 紫外-可见漫反射光谱分析（UV-vis DRS）
        2.3.4 光致发光光谱分析（PL）
        2.3.5 扫描电子显微镜及能谱分析（SEM-EDX）
    2.4 光电催化实验装置的搭建及运行
        2.4.1 光电催化实验装置
        2.4.2 光电催化性能测试
    2.5 电化学指标测试
        2.5.1 光电流响应测试
        2.5.2 电化学阻抗测试
第3章 Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2电极的制备与表征
    3.1 Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2催化剂的制备与优化
        3.1.1 Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2催化剂的制备与光催化性能分析
        3.1.2 响应面法优化
    3.2 Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2的表征分析
        3.2.1 X射线衍射分析（XRD）
        3.2.2 X射线光电子能谱分析（XPS）
        3.2.3 紫外-可见漫反射光谱分析（UV-vis DRS）
        3.2.4 光致发光光谱分析（PL）
        3.2.5 扫描电子显微镜及能谱分析（SEM-EDX）
    3.3 Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2电极的制备与电化学指标分析
        3.3.1 光电流响应分析
        3.3.2 电化学阻抗分析
第4章 Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2电极的光电催化性能研究
    4.1 Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2电极的光电催化活性
        4.1.1 电极材料对光电催化活性的影响
        4.1.2 催化过程对催化活性的影响
    4.2 光电催化性能的影响因素研究
        4.2.1 外加偏电压对光电催化性能的影响
        4.2.2 Na_2SO_4浓度对光电催化性能的影响
        4.2.3 溶液初始pH对光电催化性能的影响
    4.3 Er~(3+):YAlO_3/RGO/TiO_2电极的光电催化机理
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介及攻读硕士期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation and photocatalytic activity of La3+ and Eu3+ co-doped TiO2 nanoparticles: photo-assisted degradation of methylene blue[J]. 史慧贤,张天永,王红亮.  Journal of Rare Earths. 2011(08)
[2]西部植被建设对我国整体生态环境的作用[J]. 李璇,赵微平.  中央民族大学学报(自然科学版). 2007(04)

博士论文
[1]改性TiO2纳米管光电极制备及光电催化降解双氯芬酸研究[D]. 程修文.哈尔滨工业大学 2014
[2]纳米TiO2光阳极材料的改性及其光电化学和光催化性能研究[D]. 孙明轩.复旦大学 2013
[3]基于TiO2纳米复合/掺杂材料的制备及光催化性能研究[D]. 王东亭.北京化工大学 2012
[4]二氧化钛复合薄膜构筑及光电化学性能[D]. 王春涛.浙江工业大学 2012

硕士论文
[1]可见光催化与生物氧化直接耦合工艺强化处理苯酚废水研究[D]. 董山山.吉林大学 2016
[2]g-C3N4/TiO2和g-C3N4/Bi2O3/TiO2纳米管的制备及光电催化降解污染物性能与机理研究[D]. 鲁佳妮.浙江工商大学 2015
[3]二氧化钛/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能的研究[D]. 金春吉.吉林大学 2014
[4]可见光响应负载型光催化剂Er3+：YAlO3/TiO2-SAC的制备与光催化性能研究[D]. 张建宾.吉林大学 2013
[5]光电化学协同催化降解染料废水的研究[D]. 刁增辉.暨南大学 2010
[6]上转换发光剂掺杂纳米二氧化钛催化剂的制备及利用可见光处理染料废水研究[D]. 张冠.辽宁大学 2007



本文编号：3578573