【摘要】：高級氧化技術具有高效、簡便、二次污染少等特點,在降解有機污染物方面應用前景廣闊。我們以甲基橙(MO)為模型污染物,采用基于光催化和硫酸根自由基(SO_4~(*-))的高級氧化技術降解MO,考察了Ag_2SO_3基復合材料在可見光照和/或暗態(tài)條件下對MO的降解效果,檢測了降解MO的主要活性物種,并討論了相關反應機理。本文主要開展了以下研究工作:(1)基于氧化石墨烯(GO)和Ag+離子之間的相互靜電作用和沉淀轉化反應,制備了 GO包裹Ag_2SO_3/AgBr(GO/Ag_2SO_3/AgBr)的等離子體Z型復合光催化材料。通過一系列表征結果證實了該復合材料的結構、形貌和組成。GO納米片的摻入不僅顯著提高了復合材料的可見光催化活性,還提高了 Ag_2SO_3/AgBr復合納米顆粒的重復使用性。GO/Ag_2SO_3/AgBr在4次循環(huán)實驗后仍保持較高的光催化活性。由于GO的良好導電性,光照過程中,GO/Ag_2SO_3/AgBr發(fā)生AgBr→Ag→Ag_2SO_3→GO或AgBr→Ag→GO的電子轉移,導致電子和空穴的有效分離。隨后,電子與GO反應形成rGO或被溶解氧捕獲生成超氧自由基(O_2~(*-)),從而進一步去除MO分子。通過自由基捕獲實驗發(fā)現(xiàn),光生空穴(h~+)和O_2~(*-)是降解MO的主要活性物種。(2)通過沉淀法制備了 Ag_2SO_3,再經沉淀轉換反應或離子交換反應制備了一系列不同質量比的Ag_2SO_3/AgCl和Ag_2SO_3/Ag_2S納米復合材料。這兩類Ag_2SO_3基納米復合材料在可見光照下可有效降解MO,且在暗態(tài)條件下能一定程度下降解MO。自由基捕獲實驗表明,光照條件下h~+和O_2~(*-)是主要的活性物種。在暗態(tài)條件下,適量Na_2SO_3的加入可促進MO的降解,SO_4~(*-)是降解MO的主要活性物種。(3)基于(2)的研究工作,我們以活化Na_2SO_3溶液產生SO_4~(*-)降解MO為目標,考察了單一銀鹽催化劑(Ag_2SO_3、Ag_2CO_3、Ag_3PO_4)以及幾種過渡金屬離子(Ag~+、Cu~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+))活化Na_2SO_3降解MO的效果,包括上述活化劑的用量、溫度、光照等因素的考察。發(fā)現(xiàn)活化劑活化Na_2SO_3降解MO的順序是Co~(2+)Cu~(2+)Ag~+ ≈ Ag_2SO_3Ag_2CO_3Ag_3PO_4�？紤]到過渡金屬離子的使用可能造成的二次污染,我們進一步使用水合肼還原Ag_2SO_3制備了低溶解度的Ag/Ag_2SO_3復合材料,與Ag_2SO_3相比,它能更快地暗態(tài)降解MO。暗態(tài)自由基捕獲實驗證明SO_4~(*-)是降解MO的主要物種。升溫和增加光照強度均可加快MO的降解。
【圖文】：

２．３．１銀鹽復合材料的優(yōu)化逡逑在可見光照射下，我們對４０邋ｍＬ邋２０邋ｍｇ／Ｌ的ＭＯ溶液進行光降解，來評估制逡逑備的銀鹽復合材料，并以此為依據選出對ＭＯ的降解效果最佳的催化劑。圖２．１逡逑（Ａ－Ｂ）分別顯示了加入不同量的ＫＢｒ溶液（Ａｇ２Ｓ０３／ＡｇＢｒ）和不同濃度的ＧＯ逡逑溶液（Ｇ０／Ａｇ２Ｓ０３／ＡｇＢｒ）制得的催化劑對ＭＯ水溶液的可見光降解。從圖２－１Ａ逡逑可觀察到當３邋ｍＬＫＢｒ溶液（１６邋ｇ／Ｌ）加入使得Ａｇ２Ｓ０３／ＡｇＢｒ催化劑對ＭＯ的效逡逑果較好。于是我們在此基礎上加入ＧＯ制得Ｇ０／Ａｇ２Ｓ０３／ＡｇＢｒ復合型催化劑，從逡逑圖２－１Ｂ可觀察ＧＯ濃度的改變引起ＭＯ降解速率的改變，當ＧＯ濃度過高時，逡逑ＧＯ自身對可見光的吸收使ＭＯ的光降解速率降低。當ＧＯ的濃度為０．０４邋ｇ／Ｌ時，逡逑使得Ｇ０／Ａｇ２Ｓ０３／ＡｇＢｒ的降解效率最佳。光照６邋ｍｉｎ時，催化劑對ＭＯ的降解率逡逑高達９９％。逡逑邐仆邐邋１邐／／邐：邐逡逑■邋Ａ邋■邋５逡逑０．８－邐ｖ？＼逡逑２0ｍｇ／ＬＭＯ邋｜＾＼邐0．８：邐２0Ｗ0逡逑０，６邐；邐：逡逑0邐１邋ｍＬ邋ＫＢｒ邐．、？邋＼、＼邐＾邐：邋１邋＼逡逑０．４－邋－＊—２邋ｍｌ邋ＫＢｒ邐＊邋＼邋＼邐0邐：逡逑？邋３ｍＬＫＢｒ邐ｔ邋，＼邋＼邐。．４邋－邐＋邐：＼逡逑0２．邋＋Ｗ邋丨邋＇、：處＼邐＾ｌａ＾ＧＯ邋：逡逑00邐丨成。逡逑ｊ，，一．一／／．邋，邋．邋．邋Ｉ邐邐邐．邐

圖邋２－５邋（Ａ）邋ＧＯ，邋（Ｂ）邋Ａｇ２Ｓ０３／Ａｇ＆，（邋Ｃ）邋Ｇ０／Ａｇ２Ｓ０３／ＡｇＢｒ邋的邋ＴＥＭ邋圖。（Ｄ）邋Ｇ０／Ａｇ２Ｓ０３／ＡｇＢｒ逡逑高分辨下的ＴＥＭ圖。逡逑圖２－６描述了合成Ｇ０／Ａ＆Ｓ０３／ＡｇＢｒ的整個過程。首先，帶正電荷的Ａｇ＋離逡逑子通過靜電相互作用吸附在帶負電荷的ＧＯ納米片表面。然后加入的Ｎａ２Ｓ０３溶逡逑液與吸附的Ａｇ＋反應在ＧＯ表面上形成Ａｇ２Ｓ０３納米顆粒。ＧＯ納米片的存在能有逡逑效地分散形成的Ａｇ２Ｓ０３納米顆粒，并抑制納米顆粒的團聚。當添加高濃度ＫＢｒ逡逑溶液時，通過沉淀轉化反應在Ａｇ２Ｓ０３表面上原位生成ＡｇＢｒ。最終形成ＧＯ納米逡逑片包裹的Ａｇ２Ｓ０３／ＡｇＢｒ復合物。逡逑（Ａ）邋0Ｈ邋Ｃ？）ｔ）Ｈ邋ＯＨ邐（Ｂ）邋ＶＨ邐ｆ逡逑ＣＣＸ＞Ｕ邋ＯＨ邋ｃｏｏｎ逡逑００邐？邐０邐｜邋ｓｃｖ－逡逑Ａｇ２Ｓ０３邋ＡｇＢｒ逡逑（Ｄ）邋ＣＸＸＷ邐？Ｈ邐（Ｃ）邋ＯＨ邋ＣＯＯＨ邋ＯＨ逡逑ｉｉ邋ｉ一雜邋＿ｉ逡逑ＣＣＸ）Ｈ邋ＯＪｎ邋ＣＯＯＨ邐胃邋ｃｏｏｕ邋ｏｎ邋ｄｏｏｕ逡逑ＧＯ／Ａｇ＾ＳＯｙＡｇＢｒ邐ＧＯ／Ａ＆ＳＯ；逡逑圖２－６邋Ｇ０／Ａｇ２Ｓ０３／ＡｇＢｒ復合材料的合成過程圖。逡逑１５逡逑
【學位授予單位】：湖南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 張乃東;張曼霞;彭永臻;;S_2O_8~(2-)派生氧化法催化降解水中的甲基橙[J];催化學報;2006年05期

2 景曉輝,尤克非,丁欣宇,蔡再生;印染廢水處理技術的研究與進展[J];南通大學學報(自然科學版);2005年03期

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1 劉建新;Ag@AgCl和Ag_3PO_4基異質結光催化劑的構建及其性能研究[D];太原理工大學;2017年

2 袁瑞霞;基于自由基反應的高鹽染料廢水降解動力學及有機鹵代物（AOX）生成機制研究[D];東華大學;2012年

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2 梁春燕;基于Ag_2SO_3/AgBr的復合可見光催化劑的制備及對有機染料的降解[D];湖南師范大學;2016年

本文編號：2637585