纳米碳基催化剂材料制备及在污染水体处理中应用和机制研究
发布时间：2024-01-29 10:15
寻求经济有效、绿色安全的环境污染物催化降解材料,解决当前难降解有机物污染水体问题,是目前国内外学者广泛关注和研究的热点课题。氯代烯烃污染地下水和染料废水是两种典型的环境污染水体。电化学加氢脱氯是降解地下水中氯代烯烃的有效手段,但目前已报道的阴极催化剂材料往往存在脱氯效率低、脱氯不完全、脱氯电压高等问题。光Fenton方法是染料废水处理的常用技术,制备高效、稳定的光催化剂是光Fenton技术亟待解决的关键问题。近年来,纳米碳材料被广泛地用于光/电催化降解环境有机污染物领域,但在地下水中氯代烯烃电化学加氢脱氯和光Fenton处理染料废水方面少有报道。另外,新型纳米碳材料的新方法制备及催化剂材料也是目前相关领域的研究热点。因此,本论文开展了以下三个方面的研究:(1)镍掺杂石墨烯(Graphene/Nickel,GR/Ni)阴极催化剂材料的制备及其电化学还原脱氯降解地下水中四氯乙烯(Perchloroethylene,PCE);(2)纳米金刚石/层状双金属氢氧化物(Nanodiamond/Layered Double Hydroxide,ND/LDH)光催化剂的制备及其光Fenton降解水中染...
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
本论文中常用英文缩写名称对照表
第1章 绪论
1.1 环境水体中典型有机污染物
1.2 四氯乙烯污染地下水及其修复现状
1.2.1 四氯乙烯污染地下水现状
1.2.2 四氯乙烯污染地下水修复现状
1.2.3 电化学还原脱氯修复技术现状
1.3 染料废水污染及其处理现状
1.3.1 染料废水污染现状
1.3.2 染料废水处理现状
1.3.3 光Fenton技术研究现状
1.4 石墨烯与纳米金刚石概述
1.4.1 碳纳米材料概述
1.4.2 石墨烯简介及其环境催化应用
1.4.3 纳米金刚石简介及其环境催化应用
1.4.4 石墨烯与纳米金刚石之间的转化
1.5 论文的研究目的和意义
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究意义
1.6 论文的研究内容
参考文献
第2章 实验设备与测试仪器
2.1 样品制备设备
2.1.1 高温管式电阻炉
2.1.2 激光器
2.2 样品表征设备
2.2.1 透射电子显微镜
2.2.2 X-射线衍射仪
2.2.3 X-射线光电子能谱仪
2.2.4 傅里叶转换红外光谱仪
2.2.5 电化学工作站
2.2.6 全自动比表面分析仪
2.2.7 紫外-可见分光光度计
2.2.8 微型光纤光谱仪
2.3 污染物测试仪器
2.3.1 气相色谱仪
2.3.2 离子色谱仪
2.3.3 总有机碳分析仪
2.3.4 原子吸收分光光度计
参考文献
第3章 石墨烯/镍(GR/Ni)的制备及其电化学还原脱氯降解地下水中PCE
3.1 引言
3.2 实验过程
3.2.1 实验药品及材料
3.2.2 GR/Ni阴极的制备
3.2.3 GR/Ni的结构表征
3.2.4 GR/Ni的电化学特性表征
3.2.5 MFC的启动
3.2.6 PCE的电化学还原脱氯实验
3.2.7 PCE及其降解产物的测试分析
3.2.8 计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 GR/Ni的结构表征
3.3.2 GR/Ni电极的循环伏安特性
3.3.3 地下水中PCE电化学去除效能
3.3.4 PCE电化学还原脱氯机理
3.3.5 MFC电化学还原系统的电学特性
3.4 本章小结
参考文献
第4章 纳米金刚石/层状双金属氢氧化物(ND/LDH)的制备及其光Fenton降解水中MB
4.1 引言
4.2 实验过程
4.2.1 实验药品和材料
4.2.2 ND/LDH的制备
4.2.3 ND/LDH的表征
4.2.4 光Fenton降解水中MB实验
4.2.5 自由基捕获实验
4.2.6 计算方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 ND/LDH的表征
4.3.2 ND/LDH的光催化活性
4.3.3 ND/LDH的光催化稳定性
4.3.4 ND/LDH的光Fenton催化机理
4.4 本章小结
参考文献
第5章 脉冲激光轰击石墨烯悬浊液制备纳米金刚石
5.1 引言
5.2 实验过程
5.2.1 实验材料
5.2.2 脉冲激光轰击石墨烯悬浊液
5.3 结果及讨论
5.3.1 基于TEM的石墨烯相变结构分析
5.3.2 基于SRS光谱的石墨烯相变压强分析
5.3.3 纳米金刚石形成机理分析
5.4 本章小结
参考文献
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
作者简介及科研成果
致谢
本文编号：3887991
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
本论文中常用英文缩写名称对照表
第1章 绪论
1.1 环境水体中典型有机污染物
1.2 四氯乙烯污染地下水及其修复现状
1.2.1 四氯乙烯污染地下水现状
1.2.2 四氯乙烯污染地下水修复现状
1.2.3 电化学还原脱氯修复技术现状
1.3 染料废水污染及其处理现状
1.3.1 染料废水污染现状
1.3.2 染料废水处理现状
1.3.3 光Fenton技术研究现状
1.4 石墨烯与纳米金刚石概述
1.4.1 碳纳米材料概述
1.4.2 石墨烯简介及其环境催化应用
1.4.3 纳米金刚石简介及其环境催化应用
1.4.4 石墨烯与纳米金刚石之间的转化
1.5 论文的研究目的和意义
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究意义
1.6 论文的研究内容
参考文献
第2章 实验设备与测试仪器
2.1 样品制备设备
2.1.1 高温管式电阻炉
2.1.2 激光器
2.2 样品表征设备
2.2.1 透射电子显微镜
2.2.2 X-射线衍射仪
2.2.3 X-射线光电子能谱仪
2.2.4 傅里叶转换红外光谱仪
2.2.5 电化学工作站
2.2.6 全自动比表面分析仪
2.2.7 紫外-可见分光光度计
2.2.8 微型光纤光谱仪
2.3 污染物测试仪器
2.3.1 气相色谱仪
2.3.2 离子色谱仪
2.3.3 总有机碳分析仪
2.3.4 原子吸收分光光度计
参考文献
第3章 石墨烯/镍(GR/Ni)的制备及其电化学还原脱氯降解地下水中PCE
3.1 引言
3.2 实验过程
3.2.1 实验药品及材料
3.2.2 GR/Ni阴极的制备
3.2.3 GR/Ni的结构表征
3.2.4 GR/Ni的电化学特性表征
3.2.5 MFC的启动
3.2.6 PCE的电化学还原脱氯实验
3.2.7 PCE及其降解产物的测试分析
3.2.8 计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 GR/Ni的结构表征
3.3.2 GR/Ni电极的循环伏安特性
3.3.3 地下水中PCE电化学去除效能
3.3.4 PCE电化学还原脱氯机理
3.3.5 MFC电化学还原系统的电学特性
3.4 本章小结
参考文献
第4章 纳米金刚石/层状双金属氢氧化物(ND/LDH)的制备及其光Fenton降解水中MB
4.1 引言
4.2 实验过程
4.2.1 实验药品和材料
4.2.2 ND/LDH的制备
4.2.3 ND/LDH的表征
4.2.4 光Fenton降解水中MB实验
4.2.5 自由基捕获实验
4.2.6 计算方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 ND/LDH的表征
4.3.2 ND/LDH的光催化活性
4.3.3 ND/LDH的光催化稳定性
4.3.4 ND/LDH的光Fenton催化机理
4.4 本章小结
参考文献
第5章 脉冲激光轰击石墨烯悬浊液制备纳米金刚石
5.1 引言
5.2 实验过程
5.2.1 实验材料
5.2.2 脉冲激光轰击石墨烯悬浊液
5.3 结果及讨论
5.3.1 基于TEM的石墨烯相变结构分析
5.3.2 基于SRS光谱的石墨烯相变压强分析
5.3.3 纳米金刚石形成机理分析
5.4 本章小结
参考文献
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
作者简介及科研成果
致谢
本文编号：3887991
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