本文關(guān)鍵詞：基于MOFs框架結(jié)構(gòu)光催化劑的制備及性能研究

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【摘要】：21世紀(jì)資源與環(huán)境是人們面臨的兩大挑戰(zhàn),隨著社會的發(fā)展,工業(yè)化進(jìn)程的加快,人類生活水平的提高,資源的大量消耗。造成空氣和水污染問題日益嚴(yán)重。應(yīng)對水污染與空氣污染問題,最常用的方法就是光催化技術(shù)。而光催化劑又是光催化技術(shù)的核心。常用的光催化一般有TiO2、ZnO、W03、Fe2O3、CdS、PbS等等。他們有各自的優(yōu)點。例如TiO2價格便宜,無毒無害,光催化活性高,但是光吸收效率低。Fe203材料易得,催化性能優(yōu)越,其自身具有的磁性為催化劑回收利用提供了條件。但是也存在缺點,例如光催化劑中空穴與電子復(fù)合幾率高,光利用率小,催化劑利用效率低,無法回收利用。為了彌補各種催化劑的不足,人們通過各種方法對其改性,例如,表面處理、貴金屬負(fù)載,金屬摻雜、非金屬摻雜、表面光敏化,半導(dǎo)體復(fù)合等等,獲得可見光利用效率高,催化活性好的催化劑。本文研究的是基于MOFs框架結(jié)構(gòu)光催化劑,催化劑以MOFs作為前驅(qū)體,制備氧化物/多孔碳復(fù)合催化劑。來探索光催化性能的變化。我們以水熱法合成MOFs,然后在保護(hù)環(huán)境下進(jìn)行煅燒制備氧化物/多孔碳復(fù)合催化劑。該類催化劑多孔,有利于吸附性能。碳的引入,能降低空穴電子的復(fù)合幾率,增加光的利用效率。四氧化三鐵具有磁性,為催化劑回收利用提供了條件。另外通過溶膠凝膠法在表面負(fù)載了二氧化鈦,來提高光吸收效率,進(jìn)而提高催化性能。具體內(nèi)容如下：(1)利用硝酸、氫氟酸、鐵、水等原料通過水熱反應(yīng)制備多孔結(jié)構(gòu)Fe-MOF,然后將Fe-MOF在氮氣保護(hù)環(huán)境下煅燒形成氧化鐵/多孔碳,氧化鐵/多孔碳保存有孔道結(jié)構(gòu)。通過這種方法得到的氧化鐵/多孔碳,氧化鐵與多孔碳均勻分布,碳有利于電子分布,減小了空穴電子復(fù)合幾率。氧化鐵/多孔碳對有機污染物有很好的光催化作用,而且氧化鐵/多孔碳有磁性,可以利用其磁性對催化劑氧化鐵/多孔碳進(jìn)行回收利用。(2)由于氧化鐵/多孔碳催化活性不高,我們想通過負(fù)載二氧化鈦提高光催化活性。我們首先通過水熱方法制備了Fe-MOF,然后利用鈦酸丁酯通過溶膠凝膠法制備了Fe-MOF@TiO2,然后將Fe-MOF@TiO2在氮氣保護(hù)環(huán)境下煅燒制備氧化鐵/多孔碳@Ti02。氧化鐵/多孔碳@TiO2具有球形多不能能結(jié)構(gòu),負(fù)載二氧化鈦后,光吸收效率有明顯提高,催化性能得到明顯提高,而且達(dá)到了高催化效率與回收雙重目的。(3)利用氯化錳、DMF、水等原料通過水熱方法制備多孔結(jié)構(gòu)Mn-MOF,然后將Mn-MOF在氮氣保護(hù)環(huán)境下煅燒制備一氧化錳/多孔碳,一氧化錳有較強的催化活性,然后通過碳復(fù)合制備的一氧化錳/多孔碳,增加了孔道結(jié)構(gòu),有利于污染物吸附,而且碳的加入減小了空穴電子的復(fù)合幾率,提高了一氧化錳的光催化性能。本論文中基于MOFs框架結(jié)構(gòu)光催化劑,具有較高的光吸收效率,較小的空穴電子復(fù)合幾率,較高的光催化活性,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,而且解決了催化劑回收利用問題。這種基于MOFs框架結(jié)構(gòu)光催化劑,較以往的催化劑,具有更大的比表面積,存在有孔道結(jié)構(gòu)。擴寬了光吸收范圍,為可見光的利用提供了可能。這種材料在未來的空氣治理,水污染處理等方面擁有廣闊的天地。
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;O644.1

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;光催化劑及其應(yīng)用[J];大眾標(biāo)準(zhǔn)化;2002年10期

2 ;納米固體光催化劑[J];機電設(shè)備;2003年05期

3 ;炭與TiO_2光催化劑的復(fù)合及協(xié)同作用研究進(jìn)展[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2004年06期

4 唐劍文;吳平霄;葉代啟;黨志;曾少雁;劉云;王菲菲;謝先法;;鈦柱撐膨潤土光催化劑的制備及其催化性能的研究[J];地質(zhì)學(xué)報;2006年04期

5 王勇;張軍;楊青林;郭林;嵇天浩;鄧元;江雷;;炭與TiO_2光催化劑復(fù)合研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2006年S2期

6 劉子全;;磁載TiO_2光催化劑的進(jìn)展[J];長春理工大學(xué)學(xué)報(高教版);2007年01期

7 李景印;韓忠宵;李朝陽;王輝;李子成;;碳納米管改性TiO_2光催化劑的制備及性能[J];化學(xué)研究;2008年01期

8 孫楊;李曉丹;楊梅;邵忠財;蘇會東;洪營;;TiO_2光催化劑的研究進(jìn)展[J];渤海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年02期

9 羅磊;李志光;涂飛躍;李瓊;;TiO_2光催化劑的負(fù)載技術(shù)研究進(jìn)展[J];化工科技;2008年04期

10 臧丹煒;楊亞君;;納米TiO_2光催化劑的制備及應(yīng)用[J];天津化工;2009年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱永法;;高能效高活性光催化劑的研究[A];第六屆全國環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 陳紅霞;;光催化劑的制備及其應(yīng)用[A];第七屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2010年

3 周秀文;;納米級TiO_2光催化劑的性能及應(yīng)用前景[A];四川省環(huán)境科學(xué)學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

4 傳秀云;;納米組裝天然多孔礦物作為TiO_2光催化劑載體應(yīng)用研究[A];2004年全國太陽能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

5 傳秀云;;天然多孔礦物作為TiO_2光催化劑載體應(yīng)用研究[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會第十屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

6 楊海峰;張?zhí)O;曹陽;;TiO_2光催化劑改性的研究進(jìn)展[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

7 何雨洋;王家強;;以生物粉末為模板制備高效TiO_2光催化劑[A];第十五屆全國分子篩學(xué)術(shù)大會論文集[C];2009年

8 吳保朝;丁正新;付賢智;員汝勝;;TiO_2/M_xO_y/SiO_2纖維態(tài)光催化劑的制備及催化性能研究[A];第七屆全國催化劑制備科學(xué)與技術(shù)研討會論文集[C];2009年

9 劉秀華;;貴金屬元素?fù)诫sTiO_2光催化劑[A];中國工程物理研究院科技年報(2009年版)[C];2010年

10 秦祖贈;劉自力;楊克迪;文衍宣;;含銦、鉍可見光催化劑的研究進(jìn)展[A];第七屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者 董小雷;環(huán)保技術(shù)新寵——光催化劑[N];中國化工報;2002年

2 蔡忠仁;高效光催化劑抑菌防霉[N];中國化工報;2011年

3 ;納米固體光催化劑獲發(fā)明專利[N];今日信息報;2003年

4 蔡忠仁;納米固體光催化劑獲發(fā)明專利[N];中國化工報;2003年

5 羅�；�;住友化工開發(fā)出可見光型氧化鈦光催化劑[N];中國有色金屬報;2003年

6 記者 吳苡婷;書寫“水變氫”的傳奇[N];上�？萍紙�;2011年

7 武文;二氧化鈦自潔玻璃大市場正在形成[N];中華建筑報;2002年

8 ;日本開發(fā)出一種高效分解水的新型催化劑[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2002年

9 胡連榮;日本高速路的立體環(huán)保舉措[N];中國環(huán)境報;2003年

10 虹影;日本開發(fā)降溫新建材[N];中國房地產(chǎn)報;2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 滕鳳;TiO_2光催化劑的改性研究及其器件化應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2015年

2 董淑英;鋅、鉍系/石墨烯可見光催化劑的制備及其性能研究[D];河南師范大學(xué);2014年

3 董紅軍;IVA和VB族銀基復(fù)合氧化物的光催化活性及穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

4 劉洪燕;金屬納米粒子表面等離子體光催化劑的制備、表征和光催化產(chǎn)氫性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 曾磊;強降解VOC納米TiO_2光催化劑的制備及機理研究[D];華中科技大學(xué);2015年

6 朱艷艷;結(jié)構(gòu)調(diào)控對半導(dǎo)體光催化活性的影響研究[D];清華大學(xué);2015年

7 朱英明;納米二氧化鈦基光催化劑的改性和光催化性能研究[D];天津大學(xué);2015年

8 孫圣楠;金屬與非金屬改性TiO_2/ASC光催化劑的制備與NO氧化表面光電子行為研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

9 吳偉明;硝基苯類有機物的光催化加氫及其機理研究[D];福州大學(xué);2014年

10 張燕輝;石墨烯基復(fù)合光催化劑的制備及其催化性能的探索研究[D];福州大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃艷;硫化物摻雜TiO_2光催化劑的合成及性質(zhì)研究[D];西北大學(xué);2011年

2 李亞男;幾種水生植物葉和幾種植物粉模板TiO_2光催化劑的合成及其性能研究[D];云南大學(xué);2012年

3 饒硯迪;三元光催化劑TiO_2-Ca(OH)_2-Graphite的設(shè)計、制備及在太陽光下降解染料廢水的研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 劉曉霞;尖晶石型復(fù)合氧化物的制備及其光催化性能的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 趙成;聚苯胺負(fù)載氧化亞銅磁性可見光催化劑的制備及催化性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

6 馬帥華;復(fù)合型硫化物光催化劑催化還原CO_2的性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

7 王歡;Ag@AgX插層復(fù)合物光催化劑的制備及活性研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

8 馬春紅;上轉(zhuǎn)換發(fā)光劑/TiO_2復(fù)合膜的制備及其光催化降解污染物同時制氫的研究[D];遼寧大學(xué);2015年

9 王平;新型光催化劑及光降解塑料薄膜的制備[D];鄭州大學(xué);2015年

10 黃民忠;可面對船舶污水的稀土上轉(zhuǎn)換納米復(fù)合材料的研究[D];集美大學(xué);2015年

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本文編號：1249796