粉煤灰漂珠载体光催化剂的制备及光降解四环素研究

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抗生素的大量使用使得越来越多的抗生素残留进入外部环境,对人类健康和生态平衡带来较为严重的负面危害,抗生素废水的处理已经引起了众多学者的关注。传统的污水处理技术受到限制,高级氧化技术可以有效的降解持久型难降解有机物,半导体光催化技术就是其中最有前景的一种。但是在实际应用中光催化剂存在光生载流子容易复合以及催化剂难以有效回收的难题,一直制约着光催化技术在实际中的应用。本论文通过引入漂浮型粉煤灰漂珠作为载体负载光催化剂,不仅可以利用形成的异质结结构有效抑制半导体光催化剂光生载流子的复合,而且制备的漂浮型粉煤灰光催化剂可以实现光催化剂的有效回收,不会造成光催化剂的二次污染。本论文主要成果如下:1.ZnWO4/FACs复合光催化剂的制备及其光催化性能利用溶剂热法一步合成米粒状ZnWO4负载FACs复合光催化剂,利用XRD、SEM、FI-IR、UV-vis等多种表征手段对复合光催化剂的结构、形貌和光学特性进行表征。结果显示:粉煤灰漂珠和ZnWO4质量配比3:1时,形貌、结构、晶型最好。ZnWO4呈米粒状,长度大约20nm,直径大约10nm,均匀的分散的FACs的表面。用盐酸四环素作为目标溶液研究样品在紫外光下的光降解活性,在最优配比条件下,光照90min,降解率可达93%,显示出比较优异的光催化活性。2.PoPD敏化ZnWO4/FACs复合光催化剂的制备及其可将光降解盐酸四环素利用溶剂热合成技术及紫外光照射诱导聚合技术两步法制备了PoPD敏化ZnWO4/FAC复合光催化剂。对复合材料的晶型、结构、形貌和光学特性等进行表征,结果表明,ZnWO4/FACs异质结结构中加入PoPD之后,PoPD与粉煤灰漂珠表面的ZnWO4棒状材料链接在一起,最后逐渐形成了雪花状的结构,PoPD纳米粒子的平均尺寸在大约20-30nm,沉积在ZnWO4棒状结构的表面。相比于ZnWO4的带隙能(3.09eV),PoPD/ZnWO4/FACs复合材料的带隙能2.69eV。利用PoPD的光学特性和较高的导电率,PoPD/ZnWO4/FACs复合材料在可见光条件下对盐酸四环素降解效率可以达到76.72%,且PoPD/Zn WO4/FACs的一级动力学反应速率常数为0.1021min-1。3.Bi2MoO6/FACs复合光催化剂的制备及其可见光催化性能以SDBS为表面活性剂,利用两步溶剂热合成技术成功制备了花状Bi2MoO6/FACs复合光催化材料。采用多种表征手段对复合光催化剂的结构、形貌以及光学特性等进行表征。结果显示,Bi2MoO6复合材料粒径均一,尺寸大约在1.2um左右,呈花状结构,均匀的负载的FACs上。相比于Bi2MoO6的带隙能(2.7eV),Bi2MoO6特殊的花状结构的吸附特性、尺寸效应使得Bi2MoO6/FACs的带隙能降到2.17eV,可见光照射下催化90min,对盐酸四环素的降解效率高达81%。
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