氧化石墨烯/黄铁矿复合材料抗腐蚀与光催化性能研究

发布时间：2024-04-13 21:28

　　近几年来尾矿废物的重新利用,变得越来越重要,其中黄铁矿(pyrite)也因作为尾矿废物的主要成分而备受关注。作为自然界含量最丰富的硫化矿物之一,pyrite因易在潮湿的空气中氧化而成为酸性矿山废水产生的主要原因。虽然pyrite易氧化,但其本身具有半导体材料的特性。pyrite带隙为0.95 e V较窄,光吸收范围广,具有光催化活性。因此,可以利用pyrite作为光催化材料来处理环境中的污染物。然而,pyrite的稳定性较差。环境介质中的黄铁矿除了易被O₂和H₂O氧化外,在长期光照条件下也会被光腐蚀。为了更好的利用黄铁矿的光催化性能,本论文选择氧化石墨烯(GO)抑制pyrite氧化和光腐蚀同时提高其光催化能,并在此基础上设计一套可以输出至上位机显示的、实时监测反应溶液pH值与温度的检测仪,将其与光催化反应仪结合使用,可以实时观察到反应溶液的pH值与温度变化,从而更好的控制污染物光降解效率。研究结果如下:(1)采用环境友好的物理研磨的方法使GO包覆pyrite,成功的制备了黄铁矿-氧化石墨烯复合材料(GO-pyrite)。通过扫描电子显微镜(S...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    §1.1 研究背景
    §1.2 天然矿物材料的研究现状
    §1.3 铁的金属矿物在污水治理中的应用
        §1.3.1 铁的氧化矿物在污水治理中的应用
        §1.3.2 铁的硫化矿物在污水治理中的应用
    §1.4 黄铁矿的性能及其在污水治理中的应用
        §1.4.1 黄铁矿的结构与基本性能
        §1.4.2 黄铁矿在污水治理中的应用
    §1.5 光对黄铁矿腐蚀的影响
    §1.6 黄铁矿腐蚀的抑制作用
    §1.7 pH值对污染物降解的影响
    §1.8 论文研究的主要内容和创新点
        §1.8.1 论文研究的主要内容
        §1.8.2 论文研究的创新点
第二章 GO-pyrite的表征与钝化机理
    §2.1 实验材料与方法
        §2.1.1 实验主要材料与仪器
        §2.1.2 实验方法
    §2.2 实验结果与讨论
        §2.2.1 样品最佳制备条件
        §2.2.2 SEM分析
        §2.2.3 XRD与 HRTEM分析
        §2.2.4 FT-IR与 Raman分析
        §2.2.5 TGA分析
        §2.2.6 XPS分析
    §2.3 本章小结
第三章 GO-pyrite的抗腐蚀性
    §3.1 实验材料与方法
        §3.1.1 实验主要材料与仪器
        §3.1.2 实验方法
    §3.2 实验结果与讨论
        §3.2.1 GO-pyrite的铁离子溶出实验
        §3.2.2 溶出过程的pH值测试
        §3.2.3 SEM分析
        §3.2.4 CV曲线分析
        §3.2.5 XPS分析
    §3.3 本章小结
第四章 GO-pyrite的光催化性能
    §4.1 实验材料与方法
        §4.1.1 实验主要材料与仪器
        §4.1.2 实验方法
    §4.2 实验结果与讨论
        §4.2.1 GO-pyrite材料对RhB的吸附性能
        §4.2.2不同pH值时GO-pyrite对 RhB的降解效果
        §4.2.3 pH=3时GO-pyrite对不同浓度RhB的降解效果
        §4.2.4 光催化过程中活性氧化物种捕捉实验
    §4.3 本章小结
第五章 GO-pyrite的光电性能
    §5.1 实验材料与方法
        §5.1.1 实验材料主要材料与仪器
        §5.1.2 实验方法
    §5.2 实验结果与讨论
        §5.2.1 UV-vis NIR分析
        §5.2.2 PL分析
        §5.2.3 EIS曲线分析
        §5.2.4 TRPL分析
        §5.2.5 I-T曲线分析
        §5.2.6 SR-PES分析
        §5.2.7 M-S曲线分析
        §5.2.8 EPR分析
    §5.3 本章小结
第六章 实时pH与温度监测系统设计
    §6.1 实时pH与温度监测系统整体设计
        §6.1.1 实时pH与温度监测系统电路设计要求
        §6.1.2 实时pH与温度监测系统框图
    §6.2 实时pH与温度监测系统硬件电路设计
        §6.2.1 开发环境介绍
        §6.2.2 主要元器件
        §6.2.3 核心控制电路
        §6.2.4 pH传感模块与A/D转换电路
        §6.2.5 USB转串口与显示电路
        §6.2.6 实时pH值与温度监测系统实物
        §6.2.7 监测系统与光反应仪测试示意图
    §6.3 上位机控制程序设计
        §6.3.1 上位机驱动程序
        §6.3.2 开发环境介绍
        §6.3.3 数据实时显示模块
        §6.3.4 测试结果
    §6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    §7.1 总结
    §7.2 展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士期间主要研究成果



本文编号：3953649