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近年来,随着国家经济发展放缓,我国半焦产业逐渐出现产能过剩的态势。同时,在半焦生产过程中伴随产生的大量焦粉,不仅难以利用,而且对环境造成了极大的污染。因此,开发半焦利用,特别是焦粉利用的新途径,是学术界和产业界共同关注的重大课题。本论文基于半焦金属富集、孔结构发达以及比表面积较大等优良特性,提出以半焦及改性半焦作为光催化剂作用于CO2光催化转化制备精细化学品的新思路。论文围绕以上目的,主要做了以下几个方面工作:(1)系统研究了光照时间、焦粉添加量、焦粉中所含矿物质等因素对CO2/H2O光催化合成甲醇过程的影响。结果表明:神木半焦焦粉具有一定光催化活性,产物甲醇的产率随辐照时间增长而增加;随着半焦添加量的增加,甲醇的产率呈现先增大后减小的趋势,当半焦添加量为1.0 g/L,光照时间为12 h时,产物甲醇产率可达18.35μmol/g·cat。焦粉中所含矿物质对半焦光催化活性具有非常重要的作用,当神木半焦脱灰处理后,其光催化活性大大降低,在相同条件下产物甲醇产率仅为7.83μmol/g·cat(2)以半焦为载体,采用等体积浸渍法成功制备了系列负载型半焦光催化剂,并进一步考察了金属种类、负载量以及光催化剂用量对CO2/H2O光催化合成甲醇产率的影响规律。结果表明:负载型半焦光催化性能较纯半焦光催化剂均有不同程度的提高,光催化活性表现为CuO-BJ﹥Fe2O3-BJ﹥NiO-BJ。当负载量增加时,光催化产物甲醇的产率先增大后减小。对于负载CuO的催化剂,当铜负载量为2.0%,CuO-BJ的添加量为1.0 g/L,光照时间为12 h时,产物甲醇的产率可高达41.65μmol/g·cat,是相同条件下半焦单独作为光催化剂时产物甲醇产率的2.27倍。(3)考察了不同活化方法制备得到的活化半焦对CO2/H2O光催化合成甲醇过程的影响规律。结果表明:活化半焦作为光催化剂,其光催化效果较原半焦均有所改善,对CO2/H2O光催化合成甲醇过程的影响规律为碱活化半焦(OH-BJ)﹥酸活化半焦(H-BJ)﹥原半焦(BJ)。特别是当以碱活化半焦作为光催化剂,光照时间12 h,甲醇的累积产量可达24.96μmol/g·cat;以负载2.0%CuO的碱活化半焦(CuO-OH-BJ)作为光催化剂,相同条件下甲醇产量为52.01μmol/g·cat,是半焦单独作为光催化剂时产物甲醇产率的2.83倍。(4)论文还初步探讨了负载型半焦光催化机理,研究表明:负载型神木半焦具有较高的光催化活性,这是由于过渡金属氧化物与半焦产生了协同作用,过渡金属氧化物改变了神木半焦的能级,拓宽了其对光的响应范围;同时负载CuO、Fe2O3、NiO之后更有利于光生电子和空穴的有效分离,能够延长光生电子-空穴对的寿命,提高了负载型神木半焦光催化剂的光量子效率,从而使其光催化性能大大提高。