人類社會的高速發(fā)展給環(huán)境造成了大量的污染。這些污染物中的內(nèi)分泌干擾物和抗生素難以被自然界降解,會對生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生威脅,因此本文選擇典型的內(nèi)分泌干擾物雙酚A（BPA）和抗生素四環(huán)素（TC）為對象,研究有效的去除方法。光催化法環(huán)保、節(jié)能、二次污染小,具有很好研究意義。在光催化劑中,納米α-Fe₂O₃和共軛有機光催化劑聚（3-己基噻吩）（P3HT）擁有可見光激發(fā)、合成簡便等優(yōu)點,但單體系光催化劑光響應范圍窄、氧化還原性能不足等缺陷限制了光反應效率,需要對其進行改性。合成Z-scheme型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),不僅可以拓寬光響應范圍,還能提高復合材料的氧化還原性能。Z-scheme型光催化劑常采用以貴重金屬半導體等為材料的方法來構(gòu)建,但這些方法局限了Z-scheme型光催化劑在環(huán)境治理中的使用。為提高納米α-Fe₂O₃的光催化活性和解決傳統(tǒng)Z-scheme存在問題、為水體治理提供一種有高使用價值的新材料,本研究提出以共軛有機催化劑P3HT同納米金屬催化劑進行能帶匹配、以金屬多氧聚合物和電泳沉積法構(gòu)建電子傳輸介... 

【文章來源】：南京大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：204 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

光催化劑原理圖

?虼艘熘式嶠峁鼓芄?使復合催化劑保持可見光激發(fā)的能力。同時當兩種不同催化劑形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)時，會在兩種材料之間形成內(nèi)建電場(built-inelectricfield，BIEF)[63]，這種內(nèi)建電場會影響復合光催化劑中光生載流子轉(zhuǎn)移方向，從而將光生電子和光生空穴傳遞到復合材料中的不同位置，降低其復合概率，提高光能-化學能轉(zhuǎn)化效率。異質(zhì)結(jié)構(gòu)型可以增加可見光吸收能力，拓寬光催化劑的光響應范圍，并且能夠有效改善光生載流子遷移能力，抑制光生載流子的復合，是提高催化劑活性最具潛力的方法。異質(zhì)結(jié)構(gòu)型具有多種不同的結(jié)構(gòu)[66](圖1.2)，主要包括I型抑制結(jié)結(jié)構(gòu)，II型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)以及Z-scheme型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。圖1.2(a)I型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及電子傳輸機理；(b)II型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及電子傳輸機理；(c)Z-scheme型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及電子傳輸機理。Fig1.2(a)StructureandchargetransfermechanismoftypeIheterojunction;(b)StructureandchargetransfermechanismoftypeIIheterojunction;(c)StructureandchargetransfermechanismofZ-schemeheterojunction.如圖1.2a所示，I型異質(zhì)結(jié)是將一個催化劑的電子和空穴全部轉(zhuǎn)移到另一個催化劑上去。這種異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)雖然能夠提高光能的吸收效率，但是將電子-空穴對全部轉(zhuǎn)移到同一個材料上，對降低光生載流子復合概率來說是不利的[65]。II型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)(圖1.2b)是將復合光催化劑中的電子和空穴分別轉(zhuǎn)移到不同的材料上，使電子和空穴分別位于異質(zhì)結(jié)的兩端。這種轉(zhuǎn)移方式通過空間上的分離來有效延長電子和空穴之間的相對距離。在這種構(gòu)型中，光生載流子會在內(nèi)建電場的作用下快速遷移至不同的方向，有效降低了光生載流子復合的概率，提高光催化劑的光能-化學能轉(zhuǎn)化效率。但是如圖所示，II型異質(zhì)結(jié)當中光生載流子向較低的導帶價帶電位移動，釋?

Z-scheme 型光反應體系是自然界中光合作用光反應部分的主要反應模式 [126]。光合作用中葉綠素 P700 對應于 Z-scheme 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中的 PS I，葉綠素 P680對應于 Z-Scheme 中的 PS II。在陽光的照射下，激發(fā)態(tài)的 P680 氧化水產(chǎn)生氧氣，P680 被激發(fā)后產(chǎn)生的電子被輔酶接納，并傳遞到葉綠素 P700 上。P700 在被光激發(fā)后產(chǎn)生的氧化性被 P680 傳遞來的電子湮滅，只保留 P700 激發(fā)產(chǎn)生的高還原性電子，這些電子和輔酶 NADP+結(jié)合，生成還原性的輔酶 NADPH。由于NADPH 接納了來自 P700 的高還原性電子，因此可以在光合作用暗反應中還原CO2 成碳氫有機物，P680 和 P700 的兩步反應完成了光合作用將光能轉(zhuǎn)化成化學能的過程。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]抗生素在我國水生環(huán)境中的研究進展[J]. 朱潔,孟香港.  科技風. 2019(34)
[2]我國典型區(qū)域地表水環(huán)境中抗生素污染現(xiàn)狀及其生態(tài)風險評價[J]. 劉昔,王智,王學雷,李珍,楊超,厲恩華,位慧敏.  環(huán)境科學. 2019(05)
[3]中國農(nóng)業(yè)土壤中四環(huán)素類抗生素污染現(xiàn)狀及來源研究進展[J]. 曾巧云,丁丹,檀笑.  生態(tài)環(huán)境學報. 2018(09)
[4]環(huán)狀多相流化床光催化反應器設計研究[J]. 潘迪.  河南科技. 2018(25)
[5]筒式光催化反應器降解養(yǎng)殖廢水研究[J]. 王理明,歐耳,郭雅妮,孫文,李書琪,馬曼立.  應用化工. 2018(07)
[6]環(huán)境中抗生素的污染現(xiàn)狀及危害[J]. 李紅燕,陳興漢.  中國資源綜合利用. 2018(05)
[7]水環(huán)境中抗生素污染的研究進展[J]. 徐嘉男.  環(huán)境科學與管理. 2017(12)
[8]內(nèi)分泌干擾物壬基酚與辛基酚的污染現(xiàn)狀與毒性的研究進展[J]. 吳天偉,孫藝,崔蓉,張寶旭.  環(huán)境化學. 2017(05)
[9]酚類內(nèi)分泌干擾物的污染現(xiàn)狀及處理研究進展[J]. 馮然然,華祖林,白雪.  環(huán)境保護科學. 2014(02)

博士論文
[1]新型復合水凝膠在可見光照射下對抗生素的吸附和降解[D]. 楊建華.南京大學 2018
[2]環(huán)丙沙星在地下水中遷移機理及吸附技術研究[D]. 趙平萍.上海交通大學 2018
[3]鄱陽湖水環(huán)境抗生素污染特征及典型抗生素的吸附和降解研究[D]. 丁惠君.武漢大學 2018
[4]Bi2WO6基可見光催化劑的制備及在連續(xù)流反應器中降解四環(huán)素廢水的研究[D]. 鐘爽.吉林大學 2016

碩士論文
[1]腐殖酸的氧化還原官能團電位區(qū)間研究[D]. 曹俊.北京林業(yè)大學 2019
[2]蘇州市飲用水源和供水過程新興污染物的分布[D]. 張珂.蘇州科技大學 2019
[3]磁性殼聚糖接枝聚丙烯酰胺凈化水中腐殖酸和微藻的研究[D]. 尤雯.蘇州科技大學 2019
[4]典型內(nèi)分泌干擾物在我國的污染特征及人體暴露研究[D]. 賈嘉寶.山西大學 2019
[5]碘氧化鉍復合水凝膠活化過一硫酸鹽光降解尼泊金甲酯[D]. 胡優(yōu)優(yōu).南京大學 2019
[6]多相固定床光催化廢水處理反應器模擬研究[D]. 楊陽.福州大學 2017
[7]常見內(nèi)分泌干擾物的生物去除及活性炭吸附去除研究[D]. 王玉.華中師范大學 2016
[8]功能化三氧化二鐵納米結(jié)構(gòu)電極及其水分解行為研究[D]. 陳靜.西南大學 2016
[9]大遼河口典型酚類內(nèi)分泌干擾物的分布特征和生態(tài)風險評價[D]. 劉長.中國海洋大學 2012
[10]污水土地處理系統(tǒng)中雙酚A和雌激素的去除及微生物研究[D]. 沈劍.上海交通大學 2012



本文編號：3495893