發(fā)布時間：2018-11-16 08:33

【摘要】：近年來,環(huán)境中大分子有機污染物的治理已經(jīng)成為環(huán)境化學領(lǐng)域的的研究熱點之一。其中,比較有代表性的有機污染物當屬染料,其具有的毒性及可見性(即使?jié)舛? ppm)等特點,被認為是廢水中的第一污染物。非均相光催化作為一種深度氧化技術(shù),已經(jīng)被公認是最有前景的綠色環(huán)境處理技術(shù)之一。目前,以Ti02為代表的半導體多相光催化技術(shù)已經(jīng)在環(huán)境污染治理領(lǐng)域取得了較大的成效,但其較高的禁帶寬度使其僅在紫外光下具有光催化活性,這一點嚴重限制了其推廣和應用。利用可見光(或太陽光)催化降解有毒有機污染物一直是光催化領(lǐng)域的難題。鑒于此,本論文以利用可見光催化降解有機污染物為目標,選擇能帶寬度較窄,能對可見光響應,原料無毒、豐富的硫化亞錫(SnS)為催化劑,在可見光作用下,實現(xiàn)甲基橙(MO)、羅丹明B(Rh B)等染料有機物的降解。全文將從以下三大部分展開詳細闡述:(1)分別考察了催化劑制備條件中不同因素對催化劑性能的影響,得出適宜的催化劑制備條件為:硫源為硫代乙酰胺,反應時間為24 h,反應溫度為200℃C,溶劑為乙二醇。同時,選取兩種形貌不同的SnS催化劑用于光催化降解MO和RhB兩種染料,分析了形貌對光催化性能的影響。并對制備得到的SnS光催化劑降解污染物的工藝條件進行了優(yōu)化,采用單因素實驗考察了染料類型、底物濃度、催化劑用量對SnS光催化降解反應的影響,得到SnS光催化降解MO時光催化活性最佳,且最優(yōu)催化劑用量為15mg,MO濃度為30mg/L。(2)采用一步溶劑熱法,通過調(diào)節(jié)原料中Sn4+的質(zhì)量百分比,制備得到一系列產(chǎn)物組成不同的SnS/SnS2-A-Dp-n異質(zhì)結(jié)光催化劑,SnS為p型半導體,SnS2為n型半導體。其中,SnS/SnS2-B異質(zhì)結(jié)的光催化活性較好,在光催化降解MO反應中,60 min時,SnS/SnS2-B對MO的降解率達到83.25%,且降解反應符合擬一級反應動力學,反應常數(shù)為3.351×10-2min-1,均高于純的SnS和純的SnS2。其穩(wěn)定性循環(huán)測試表明,四次循環(huán)后降解率仍為76.68%,僅有6.6%的損失。SnS/SnS2-B異質(zhì)結(jié)在光催化降解MO時,起主要作用的反應活性物質(zhì)是·02-,其次是·OH,且·OH應該是通過·O2-→H2O2→·OH路線生成的。對于MO的降解過程,首先發(fā)生的是還原反應,即在質(zhì)子(H+)的作用下,光生電子直接還原MO的N=N雙鍵,打斷N=N雙鍵后生成如4-氨基苯磺酸鈉更小的物質(zhì),隨后發(fā)生·02-和·OH兩種自由基的氧化反應,直至將所有的有機物小分子礦化為C02和H2O。(3)嘗試將SnS與導電高分子聚苯胺(c-PANI)材料復合形成有機-無機雜化材料。通過質(zhì)子酸摻雜原位氧化聚合法,制備得到一系列c-PANI/SnS復合材料。將其用于MO的光催化降解反應中,對其活性提高及SnS光蝕現(xiàn)象的改善等做出了解釋。結(jié)果表明:在光照40 min時,c-PANI/SnS-2和c-PANI/SnS-0.5樣品對MO的降解率分別為83.39%和58.27%,較SnS/SnS2-B的55.98%要好。這可能是由于SnS價帶上的光生空穴遷移至c-PANI的最高占有軌道(HOMO),c-PANI最低空軌道(LUMO)上大量的電子遷移至SnS的導帶,促進SnS電子-空穴對分離的同時,提高了光的吸收效率;同時,由于c-PANI與SnS之間形成了新的N-Sn鍵,SnS的光蝕現(xiàn)象問題可能會得到有效的改善。
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【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X703;O643.36

【參考文獻】

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本文編號：2335027