【摘要】：光催化氧化技術(shù)是一種去除工業(yè)廢水中有毒有機(jī)物的簡便有效的方法,它的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景還有很大的空間。然而,光催化技術(shù)卻存在量子效率低,對可見光利用率低,回收利用困難等問題,嚴(yán)重限制著光催化技術(shù)在處理實(shí)際廢水中的應(yīng)用。因此,研究開發(fā)具有高活性、能高效利用可見光且能快速回收以便下一次利用的新型光催化劑是國內(nèi)外水處理領(lǐng)域的重要課題。近年來,磁性納米光催化劑在水處理技術(shù)方面的應(yīng)用已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注,主要原因在于磁性整合后的材料其物理和化學(xué)性能及實(shí)用性增強(qiáng)。由于磁性材料引入納米光催化材料,通過施加外部磁場,就能很容易的從廢水中分離出來,從而能完成一個經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)境友好的水處理工藝�；谒难趸F有超順磁性和優(yōu)良的導(dǎo)電性,制備成本低;鉬系硫化物具有可見光催化活性;石墨烯具有比表面積大、電子性能獨(dú)特、透光性高、吸附性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn),是制備復(fù)合光催化劑的優(yōu)秀載體。本研究采用水熱法、超聲輔助法、原位合成法等制備出具有高效的可磁性分離的MoS_2@Fe_3O_4和MoS_2-Fe_3O_4-RGO光催化劑;使用高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、X射線能譜(EDS)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、N_2吸附、紫外可見漫反射光譜(DRS)、熒光光譜(PL)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、振動樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、拉曼光譜等技術(shù)對其光催化劑的微觀形貌、晶型、化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理吸附性能、光學(xué)性質(zhì)、能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征;通過在模擬可見光下降解目標(biāo)污染物羅丹明B(RhB)、亞甲基藍(lán)(MB)或?qū)ο趸椒?4-NP)模擬廢水,用來評價復(fù)合磁性光催化劑的光催化活性。本研究為以后鉬系磁性材料的研究及在處理有機(jī)廢水方面的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)花狀磁性MoS_2@Fe_3O_4可見光催化劑的制備、表征及其性能的研究:利用合理的水熱合成路線,制備了具有良好光催化性能的磁性可回收納米四氧化三鐵復(fù)合材料。研究結(jié)果展現(xiàn)了材料良好的結(jié)構(gòu),組成、光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)。在可見光照射下,通過降解羅丹明B(RhB)和亞甲基藍(lán)(MB)的水溶液來評價光催化活性。與單純的MoS_2相比,四氧化三鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%的MoS_2@Fe_3O_4復(fù)合物具有優(yōu)異的光催化性能。光催化降解結(jié)果表明RhB和MB的降解率對其溶液的初始pH值有明顯的依賴性,當(dāng)pH分別為3和11時降解率最佳。更重要的是,磁性MoS_2@Fe_3O_4光催化劑在進(jìn)行8次循環(huán)光催化反應(yīng)后,仍然能夠在外部磁場下快速分離并且回收再利用。(2)三元磁性MoS_2-Fe_3O_4-RGO復(fù)合可見光催化劑的制備、表征及其性能的研究:采用水熱法制備了花狀的MoS_2@Fe_3O_4、MoS_2-Fe_3O_4-RGO復(fù)合光催化劑,探究了兩種可見光催化劑對羅丹明B(RhB)、亞甲基藍(lán)(MB)和對硝基苯酚(4-NP)模擬廢水的降解性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:樣品在負(fù)載石墨烯后能有效的抑制光生電子和空穴對的復(fù)合,提高了催化劑的量子效率和電子轉(zhuǎn)移能力;負(fù)載了5 wt%RGO時獲得的MFG-5光催化劑的活性最高,它對RhB的降解率高達(dá)99%,比MoS_2@Fe_3O_4提高32%。MoS_2-Fe_3O_4-RGO復(fù)合光催化劑活性的提高跟缺陷的生長,以及比表面積的增大有密切關(guān)系,還與其電子轉(zhuǎn)移能力的提高有關(guān)。
【圖文】：

圖 1-1 光催化反應(yīng)基本原理圖Figure 1-1．Mechanism of photocatalytic reaction of organic pollutants半導(dǎo)體光催化材料的選擇

圖 1-2 一系列半導(dǎo)體的能帶系、價帶和導(dǎo)帶的電勢范圍對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)氫電極Figure 1-2. Band gap energy, VB and CB for a range of semiconductors on a potential scale (V) versus thenormal hydrogen electrode (NHE).
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703

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本文編號：2645375