鹵化氧鉍復(fù)合材料對醛類污染物的降解作用及其應(yīng)用研究

發(fā)布時(shí)間：2020-09-26 19:24

　　室內(nèi)裝飾裝修釋放的醛類氣體導(dǎo)致的環(huán)境污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人類的身體健康。環(huán)境光催化具有綠色節(jié)能,無二次污染等優(yōu)點(diǎn),在解決室內(nèi)環(huán)境污染的應(yīng)用中具有重要意義。本文制備了兼具良好吸附和催化性能的凈化材料-氯化氧鉍/多孔鈦羥基磷灰石(BiOCl/P-TiHA)、三維多級化花冠狀氯化氧鉍/溴化氧鉍/氧化石墨烯異質(zhì)結(jié)(3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO)和氯化氧鉍/多孔鈦磷灰石/海泡石(BiOCl/P-TiHA/Sep)復(fù)合材料,研究凈化劑對乙醛、甲醛等氣體污染物的吸附和凈化效果及凈化機(jī)理;在此基礎(chǔ)之上,將BiOCl/P-TiHA/Sep制成液體噴劑或?qū)?fù)合材料加入到水性涂料中,研究了噴劑和涂料對醛類氣體的凈化作用。論文主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)以多孔碳酸鈣為模板,采用共沉淀法制備了高比表面積的球形氯化氧鉍/多孔鈦羥基磷灰石(BiOCl/P-TiHA)復(fù)合材料,采用XRD、SEM、EDS、FTIR、UV-Vis等技術(shù)對其結(jié)構(gòu)和光吸收性能進(jìn)行了研究,探討了BiOCl/P-TiHA復(fù)合材料在可見光下對乙醛的催化降解性能、降解路徑和反應(yīng)機(jī)理。合成的BiOCl/P-TiHA與目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)一致,當(dāng)BiOCl和TiHA的摩爾比為5:1時(shí),于光照120min條件下,BiOCl/P-TiHA對乙醛的催化降解效率可達(dá)89.6%,降解反應(yīng)符合一級反應(yīng)動力學(xué)。BiOCl/P-TiHA作為一種新型光催化劑,具有良好的吸附性能和光催化性能,在醛類環(huán)境污染物凈化方面具有應(yīng)用潛力。(2)在水熱法制備的3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)中共摻雜GO,合成了具有優(yōu)異可見光活性的3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO復(fù)合材料。合成的3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO異質(zhì)結(jié)呈分級花冠狀納米級結(jié)構(gòu),具有大表面積和合適孔徑的。在3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)中引入適量的GO片可以改善3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)的表面化學(xué)結(jié)構(gòu),增加表面活性位,加速電子傳輸,避免e~-和h~+重組,提升了光生電荷的氧化還原性能,進(jìn)而提高了3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO對乙醛的吸附和降解能力。與純3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)相比,摻雜GO的異質(zhì)結(jié)在可見光照射下對乙醛更高效的降解能力;在室溫下,3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO異質(zhì)結(jié)對乙醛的降解效率在120min內(nèi)可達(dá)到90.2%以上,表明GO和3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)之間存在協(xié)同作用�；趯�(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出了3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO異質(zhì)結(jié)增強(qiáng)光催化活性的機(jī)理。(3)采用水浴法制備了具有良好吸附性和光催化活性的氯化氧鉍/多孔鈦磷灰石/海泡石(BiOCl/P-TiHA/Sep)復(fù)合材料,將其分散在水溶液中,制備成分散穩(wěn)定性環(huán)境凈化液體噴劑。研究了BiOCl/P-TiHA/Sep粉體在水溶液中的懸浮穩(wěn)定性,尋找合適的噴劑配方;將液體噴劑反復(fù)噴涂于自制氣體凈化反應(yīng)裝置中,在模擬日光燈下測量對甲醛和硫化氫氣體的凈化效果,結(jié)果表明,BiOCl/P-TiHA/Sep噴劑對甲醛光降解率24h達(dá)到76%以上,對H_2S光降解率120min達(dá)到100%。(4)將BiOCl/P-TiHA、BiOCl/P-TiHA/Sep和3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO復(fù)合材料加入到水性涂料中,制成吸附-光催化型墻體涂料,在自制氣體凈化反應(yīng)裝置中測量對甲醛氣體的吸附和凈化效果,結(jié)果表明,當(dāng)復(fù)合材料的添加量為7.5%時(shí),涂料對甲醛氣體具有較好的吸附和凈化效果,表明BiOCl/P-TiHA、BiOCl/P-TiHA/Sep和3D-BiOCl_(0.5)Br_(0.5)/GO可以賦予涂料較好的凈化作用。該研究為室內(nèi)醛類等氣體污染物提供了環(huán)境有好的新方法。
【學(xué)位單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O643.36;O644.1;X51
【部分圖文】：

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圖 1-1 TiO2NTs 樣品的 SEM 照片離子在晶格中不同位置對催化劑催化性能的影浸漬等方法制備了 Cu 摻雜的羥基磷灰石(Cu Cu-HAP 在 100～240°C 條件下催化甲醛氧化反中不同位置對催化活性的影響，如圖 1-2 所示。 HAP 的形成和結(jié)構(gòu)，同時(shí)使 HAP 的結(jié)晶程度，HAP 為 1g，離子交換溫度為 40°C 條件富集了 Cu(II)簇，150°C 時(shí)催化甲醛氧化的效率了 80%左右。

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圖 1-1 TiO2NTs 樣品的 SEM 照片雜離子在晶格中不同位置對催化劑催化性能的影和浸漬等方法制備了 Cu 摻雜的羥基磷灰石(Cu究 Cu-HAP 在 100～240°C 條件下催化甲醛氧化格中不同位置對催化活性的影響，如圖 1-2 所示了 HAP 的形成和結(jié)構(gòu)，同時(shí)使 HAP 的結(jié)晶程M，HAP 為 1g，離子交換溫度為 40°C 條件面富集了 Cu(II)簇，150°C 時(shí)催化甲醛氧化的效提高了 80%左右。

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