【摘要】：由于碳材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好且具有優(yōu)異的催化性能,因此碳材料用于降解印染廢水的研究越來越廣泛。本文以三聚氰胺和尿素為前驅(qū)體材料進行加工合成為不同碳材料,成功制備了三聚氰胺碳海綿與基于氮化碳的g-C_3N_4-POM膜進行印染廢水去除。針對催化臭氧氧化催化劑效率較低、易損失等缺點,本文通過高溫煅燒制備了三聚氰胺碳海綿。以廉價易得的三聚氰胺泡沫高溫碳化制備出柔性碳海綿,探討了其在催化臭氧氧化降解印染廢水反應(yīng)中的應(yīng)用潛力。采用SEM觀察、比表面積測定、傅里葉紅外光譜分析和X射線光電子能譜分析對碳化前后泡沫進行了表征;探討了碳化前后泡沫微觀結(jié)構(gòu)的變化與催化降解印染廢水性能與機理。表征結(jié)果表明氮氣氛圍下高溫煅燒獲得了兼具微孔/介孔結(jié)構(gòu)的三維碳骨架,為催化反應(yīng)提供充分暴露的活性位點和高效的傳質(zhì)通道。在催化臭氧氧化染料的過程中,700℃下制備的碳泡沫呈現(xiàn)出最為優(yōu)異的催化活性,顯著高于均相臭氧氧化和常規(guī)活性炭催化臭氧氧化。自由基捕獲實驗表明催化過程由羥基自由基(·OH)所主導(dǎo),超氧自由基(·O_2~-)則發(fā)揮了次要作用。富含多孔結(jié)構(gòu)的碳海綿對于活性自由基的生成起到了積極作用,從而在實際印染廢水處理中具有良好的降解性能。二維石墨相氮化碳由于在傳統(tǒng)溶劑中結(jié)構(gòu)可調(diào)性、溶解度差等因素限制了氮化碳濾膜的構(gòu)建。本文通過凝膠自組裝法成功將氮化碳與多酸鐵(POM)進行復(fù)合,成功制備了具有類芬頓、光自清潔性能的g-C_3N_4-POM膜。經(jīng)過SEM觀察、X射線光電子衍射等表征手段進行了分析,表明氮化碳與POM成功復(fù)合,成功制備了g-C_3N_4膜。在降解印染廢水中展現(xiàn)出優(yōu)異的截留性能與膜通量,具備很好的光自清潔與防污性能,性能優(yōu)于文獻報道的水處理膜。表明以氮化碳為主要材料的光芬頓膜具有很好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X791;TQ051.893
【圖文】：

因此這一類物質(zhì)統(tǒng)稱為碳材料。金剛石、石墨烯、碳納米管、活性炭、維、富勒烯、氮化碳等具有各自特異的性能，已經(jīng)廣泛用于生活的各個墨烯、碳納米管、富勒烯等作為最新一代碳材料廣泛應(yīng)用于新能源、光顯示器、傳感器、環(huán)境治理和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。石墨烯具有極其優(yōu)異的、電子快速的傳到速度與很好的透光率。碳納米管是一種納米材料，結(jié)形，具有很強的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能，強度是同體積鋼強度的 100 倍只有 1/6，因此碳納米管也被稱為“超級纖維”。富勒烯是單質(zhì)碳的同素富勒烯的硬度甚至高于金剛石；延展性高于鋼鐵；導(dǎo)電性比銅強；且富要成分是碳，因此可從廢棄物中提取。文主要用到的碳材料為以三聚氰胺和尿素為前驅(qū)體進行加工合成的三聚綿與氮化碳。三聚氰胺（C3H6N6）與尿素（CON2H4）均為有機材料。三白色單斜晶體，可溶于甲醇、乙醇等有機溶劑中，是具有三嗪類含氮雜合物，常被用作化工原料。尿素外觀是白色晶體或粉末，是動物蛋白質(zhì)產(chǎn)物，常被用來做植物的氮肥。如圖 1-1 為兩種物質(zhì)的分子圖。

第 1 章 緒論有區(qū)別于金屬或者其它物質(zhì)的能帶結(jié)構(gòu)，在催稱之為禁帶。當光照射到催化劑表面時，催化催化劑的禁帶寬度時，會有光生載流子的產(chǎn)生。（VB）的光生電子（e-）會躍遷到導(dǎo)帶（CB）過程Ⅰ的轉(zhuǎn)變。這一過程中價帶的光生電子有很由基，即過程Ⅲ；導(dǎo)帶的空穴有很強的氧化能由基，為過程Ⅳ；污染物質(zhì)可被吸附和降解，過電子和空穴很容易復(fù)合，過程Ⅱ。所以需要尋生電子和空穴的復(fù)合，從而提高光催化降解污染

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