【摘要】：環(huán)境污染是威脅人類生存和發(fā)展的重大問題之一。包括四環(huán)素(TC)等抗生素的濫用造成了地下水層的嚴重污染,亟待發(fā)展經(jīng)濟且高效的處理技術(shù)。光催化技術(shù)可在光催化劑的存在下利用太陽能降解水體中難降解的有機物,是解決環(huán)境污染的有效途徑。其中,高效光催化劑的研制是關(guān)系到光催化技術(shù)能否實用化的關(guān)鍵。在目前眾多的光催化劑中,不含金屬的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)具有原料來源廣泛、成本低且化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點,極具發(fā)展前景。然而,較小的比表面積以及載流子復(fù)合率高等缺陷導(dǎo)致g-C_3N_4的光催化活性在目前還無法達到實用化要求。本論文致力于研制高性能的g-C_3N_4基光催化降解體系;一方面,借助表面活性劑實現(xiàn)了對g-C_3N_4的形貌調(diào)控,制備出新型三維中空泡泡狀g-C_3N_4材料;另一方面,將光催化原位產(chǎn)H_2O_2與界面電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)(IFCT)相結(jié)合,設(shè)計并構(gòu)筑了新型基于g-C_3N_4的高效光Fenton體系。1.將水熱處理雙氰胺(DCDA)所得的超分子前驅(qū)體在軟模板Pluronic P-123(P123)的存在下進行水熱反應(yīng),獲得了具有層疊片狀結(jié)構(gòu)的中間體;該中間體焙燒得到由三維中空泡泡組成的新型g-C_3N_4聚集體;不添加P123時,所得中間體焙燒后的g-C_3N_4樣品由片狀組成。P123的最佳含量為2wt%,得到的g-C_3N_4樣品表現(xiàn)出孔體積和比表面積增加、可見光吸收范圍拓寬、載流子復(fù)合減少和光電流響應(yīng)增加等特性,從而獲得了優(yōu)異的光催化活性,即在12 min內(nèi)可降解97.9%的TC,優(yōu)于所有報道的用于TC降解的光催化劑活性。2.通過在具有高H_2O_2產(chǎn)量的g-C_3N_4基光催化劑上負載FeOOH,研制了一種新型光Fenton體系。首先將melem和2,3-萘二甲酸酐(NDA)共混煅燒得到具有不同2,3-萘二酰亞胺(NDI)質(zhì)量比的二元復(fù)合材料(melem/NDI),評價了其光催化產(chǎn)H_2O_2的活性;然后,將FeOOH負載到活性最佳的melem/NDI樣品表面,構(gòu)建了三元復(fù)合光催化劑(FeOOH@melem/NDI),并對Fe的含量進行了優(yōu)化。結(jié)果表明,當NDI與melem的質(zhì)量比為0.5時,所得光催化體系的H_2O_2產(chǎn)量最高,為體相g-C_3N_4(BCN)的220倍。而后將FeOOH接枝到melem/NDI_(0.5)表面,不僅促進了電荷分離和傳輸,且利用melem/NDI_(0.5)原位產(chǎn)生的H_2O_2可引發(fā)光Fenton反應(yīng),促進羥基自由基(·OH)的產(chǎn)生,從而獲得了優(yōu)異的光催化降解性能。當三元復(fù)合材料中Fe的含量為3.76%時,其降解四環(huán)素的速率最高,分別為BCN和melem/NDI_(0.5)的21倍和18.7倍。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703;O643.36;O644.1
【圖文】：

圖 1-1 光催化反應(yīng)機理Figure 1-1 Photocatalytic reaction mechanism術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域解水產(chǎn)氫約人類社會發(fā)展的嚴峻問題之一，而利用豐富的太機。20 世紀初 70 年代，F(xiàn)ujishima 和 Honda[28]發(fā)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來。隨后，科學(xué)家們又相繼催化劑[19, 29-31]。Wang[32]等人將尿素和草酰胺共聚合g-C3N4，草酰胺使樣品的帶隙減小，拓寬了光吸收范度，改善了電荷分離和傳輸性能，使其在 420 nm 和Y）分別為 57%和 10%。原二氧化碳

圖 1-3 常見半導(dǎo)體的的能帶結(jié)構(gòu)Figure 1-3 The band structure of traditional semiconductors化物半導(dǎo)體。多元氧化物半導(dǎo)體光催化劑主要包括 TiO2、Ta2O5、Nb2O5等。其中，TiO2是最早用于光催化研究的半導(dǎo)、合適的帶隙（約 3.2eV）和較高的穩(wěn)定性而受到廣泛關(guān)注物誘導(dǎo)自轉(zhuǎn)化合成具有暴露的 001 晶面的新型中空 TiO2微氮染料時表現(xiàn)出可調(diào)的光催化選擇性，氟化的 TiO2微球可優(yōu) 堿化或在 600 ℃下煅燒的 TiO2微球則優(yōu)先降解 MB。半導(dǎo)體。除了傳統(tǒng)的 CdS、ZnS 以外，一些多元硫化物如 ZnIn化活性。硫化物一般具有合適的能帶結(jié)構(gòu)和良好的光催化活腐蝕嚴重等問題。研究發(fā)現(xiàn)在 TiO2表面負載 MoS2可解決之間可形成平滑界面，促進載流子分離和傳輸，使其光催化產(chǎn)

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張金水;王博;王心晨;;氮化碳聚合物半導(dǎo)體光催化[J];化學(xué)進展;2014年01期

2 閆云飛;張智恩;張力;代長林;;太陽能利用技術(shù)及其應(yīng)用[J];太陽能學(xué)報;2012年S1期

本文編號：2740740