基于半导体和铁氧体纳米复合材料的制备及应用

来源 :烟台大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:d517441645
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当前我国水源有机物污染非常严重,有机污染物种类越来越多,硝基酚和抗生素被认为是农业和工业产生的废水中最常见的有机污染物,而且具有稳定性高,难降解等特点。同时生活污水中含有较多的微生物,比如大肠杆菌,金色葡萄球菌等对人体产生危害。但是现阶段这些污染物的去除方法的治理技术还处于不成熟阶段,且成本高,难回收,存在二次污染的风险。特别的,由于抗菌药物的过度使用和不合理的处理,使得细菌基因突变,逐渐产生耐药性,导致杀菌工作变得越来越艰难。因此,研发一种制备简单、经济高效和绿色易回收的催化剂材料尤为重要。本文以一种经济和简单的方法制备了基于废弃蛋壳为模板,具有近红外光吸收和转化效应的CuS/Eggshell和CuSe/Eggshell纳米复合材料。采用煅烧的方法制备了具有磁性易回收的MgFe2O4/Eggshell纳米复合材料。并研究了其光催化活性、抗菌性能及其工作的机理。本论文的主要研究工作如下:(1)采用共沉淀法合成了直径约为30 nm,长度约为100 nm左右的CuS纳米棒,制备了CuS纳米棒负载在鸡蛋壳粉末表面的CuS/Eggshell的纳米复合材料。CuS/Eggshell纳米复合材料在35min内对对硝基苯酚(4-NP)的降解率可达到97%,且具有良好的抗菌效果。在近红外光的照射下,纳米材料发生高效的能量转移,从而产生大量的羟基自由基(·OH)和碳酸根自由基(·CO3-),这些自由基的存在大大提高了纳米材料的应用性能。通过光催化、光热和光动力协同效应机制对有机污染物进行有效的降解和致病菌的消灭。(2)采用共沉淀法合成了粒径为为50 nm左右的CuSe纳米微球,制备了CuSe纳米微球负载在鸡蛋壳粉末表面的CuSe/Eggshell的纳米复合材料。在无光照的条件下,CuSe/Eggshell纳米复合材料在15min内对4-NP的降解率可达到96%。但是在近红外光照射下,6分钟内可以有效、稳定地催化降解98%的4-NP,比无近红外光照射下提高了3倍。同时,检测到大量的自由基(·OH和·CO3-)参与降解4-NP的降解反应。此外,研究了CuSe/Eggshell纳米复合材料具有良好的抗菌性能。(3)采用煅烧法合成了粒径为5 nm左右的MgFe2O4纳米粒子,在煅烧温度为700℃下制备了负载在鸡蛋壳粉末表面的MgFe2O4/Eggshell纳米复合材料。在可见光的照射下,MgFe2O4/Eggshell纳米复合材料在60min内对盐酸四环素(TC)的降解率可以达到90%。通过改变光催化降解TC过程的条件变量,进一步探究了光催化降解TC的最优条件。
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