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(jī)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(diǎn),但單體系光催化劑光響應(yīng)范圍窄、氧化還原性能不足等缺陷限制了光反應(yīng)效率,需要對其進(jìn)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(yīng)范圍,還能提高復(fù)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(dǎo)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(jī)催化劑P3HT同納米金屬催化劑進(jìn)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(xué)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(xué)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(fù)合催化劑保持可見光激發(fā)的能力。同時當(dāng)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(fù)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(fù)合材料中的不同位置，降低其復(fù)合概率，提高光能-化學(xué)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(yīng)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(fù)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(jī)理；(b)II型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及電子傳輸機(jī)理；(c)Z-scheme型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及電子傳輸機(jī)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(fù)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(fù)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(fù)合的概率，提高光催化劑的光能-化學(xué)能轉(zhuǎn)化效率。但是如圖所示，II型異質(zhì)結(jié)當(dāng)中光生載流子向較低的導(dǎo)帶價帶電位移動，釋?

Z-scheme 型光反應(yīng)體系是自然界中光合作用光反應(yīng)部分的主要反應(yīng)模式 [126]。光合作用中葉綠素 P700 對應(yīng)于 Z-scheme 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中的 PS I，葉綠素 P680對應(yīng)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(yīng)中還原CO2 成碳?xì)溆袡C(jī)物，P680 和 P700 的兩步反應(yīng)完成了光合作用將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3495893