硫化镉基复合光催化剂制备及其可见光降解布洛芬研究

发布时间：2023-04-19 21:18

　　随着药物和个人护理品(Pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)的大量使用,其在环境中被检测出来的频率越来越高。环境中PPCPs会对水生生物产生毒害作用,并且存在潜在的风险通过食物链来对人体健康造成危害。光催化高级氧化是一种反应条件温和并且能够利用太阳光的高级氧化技术(Advanced oxidation processes,AOPs),受到研究者们关注。开发安全、高效、性能稳定的光催化剂,是光催化技术能够被大规模应用的前提和关键。Cd S是一种带隙只有2.4 e V的半导体,能够对可见光响应,但Cd S的光化学性质不稳定,在光照下会被自身价带上产生空穴氧化腐蚀。Ti O₂是一种廉价、绿色、稳定光催化剂,但3.2 e V的带隙意味着只能被占太阳光谱4%的紫外光谱激发。利用两种半导体构建异质结形成复合光催化剂是提高催化剂活性的有效途径。因此,本研究通过合理设计获得了具有较高光催化活性和稳定性复合光催化剂。主要结论如下:本研究首先以水热法制备了Cd S/Ti O₂复合光催化剂。Cd S和Ti...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 环境中的药物和个人护理品(PPCPs)
        1.2.1 PPCPs在环境中的产生与转化
        1.2.2 PPCPs在环境中的残留水平与潜在风险
        1.2.3 布洛芬简介
    1.3 高级氧化技术处理PPCPs现状
        1.3.1 芬顿和类芬顿氧化
        1.3.2 臭氧氧化或催化臭氧氧化
        1.3.3 过硫酸盐氧化
        1.3.4 电化学氧化
        1.3.5 超声辅助氧化
        1.3.6 光催化氧化
    1.4 半导体光催化剂研究进展
        1.4.1 半导体光催化剂的种类
        1.4.2 提高光催化活性的方法
    1.5 研究目的、意义和内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究意义
        1.5.3 研究内容
        1.5.4 技术路线
2 实验材料与方法
    2.1 实验药品与仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 光催化剂表征方法
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 微观形貌分析
        2.2.3 红外光谱分析
        2.2.4 X射线光电子能谱分析
        2.2.5 比表面积分析
        2.2.6 Zeta电位分析
        2.2.7 磁强度分析
        2.2.8 光电性能表征
    2.3 光催化剂暗吸附布洛芬实验
    2.4 光催化剂可见光降解布洛芬实验
        2.4.1 光催化实验
        2.4.2 回收复用实验
        2.4.3 初始pH值影响实验
        2.4.4 活性氧物质捕获实验
    2.5 分析方法
        2.5.1 布洛芬浓度测定方法
        2.5.2 降解率计算及一级动力学拟合
3 CdS/TiO₂的制备及其可见光催化降解布洛芬性能
    3.1 引言
    3.2 CdS/TiO₂复合光催化剂的制备
        3.2.1 CdS的制备
        3.2.2 CdS/TiO₂的制备
    3.3 CdS/TiO₂复合光催化剂的表征
        3.3.1 成分分析
        3.3.2 晶体结构和形貌分析
        3.3.3 光电性能分析
    3.4 CdS/TiO₂可见光降解布洛芬性能及机制分析
        3.4.1 光催化剂性能评估
        3.4.2 活性氧物质捕获实验
        3.4.3 带隙结构分析
        3.4.4 异质结种类分析和光催化活性增强机理
    3.5 本章小结
4 Z型磁性CdS/Fe₃O₄/TiO₂制备及其可见光催化降解布洛芬性能
    4.1 引言
    4.2 CdS/Fe₃O₄/TiO₂复合光催化剂制备
        4.2.1 TiO₂/Fe₃O₄的制备
        4.2.2 CdS/Fe₃O₄/TiO₂的制备
    4.3 CdS/Fe₃O₄/TiO₂复合光催化剂表征
        4.3.1 成分分析
        4.3.2 晶体结构和形貌分析
        4.3.3 比表面积和表面电位分析
        4.3.4 光电性能分析
        4.3.5 磁强度分析
    4.4 CdS/Fe₃O₄/TiO₂可见光降解布洛芬性能
        4.4.1 复合光催化剂在黑暗中布洛芬吸附性能
        4.4.2 复合光催化剂组分优化
        4.4.3 复合光催化剂合成温度优化
        4.4.4 复合光催化剂投加量优化
        4.4.5 不同种类复合光催化剂对布洛芬降解率分析
        4.4.6 溶液初始p H值对布洛芬降解率的影响
        4.4.7 初始浓度对布洛芬降解率的影响
        4.4.8 光催化剂回收复用性能分析
    4.5 CdS/Fe₃O₄/TiO₂可见光降解布洛芬机制分析
        4.5.1 活性氧物质捕获实验
        4.5.2 带隙结构分析
        4.5.3 异质结种类分析和光催化活性增强机理
    4.6 本章小结
5 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 建议
致谢
参考文献
附录



本文编号：3794228