目前,隨著國內環(huán)境治理政策的完善,環(huán)境問題已有明顯的改善。但重金屬對人類和環(huán)境帶來的嚴重威脅依然存在,重金屬的污染處理仍然是全球范圍內最受關注的話題之一。在這些重金屬污染物中,鉻Cr(Ⅵ)以其高毒性著稱,可引起嘔吐、嚴重腹瀉、腎損害、肝病、甚至是癌癥等多種癥狀,給人類的生存和環(huán)境帶來嚴重的危害。本工作分別制備了2D-RGO/TiO₂、g-C₃N₄/TiO₂以及2D-WS₂/TiO₂三種材料,采用光催化方法對其去除水中重金屬Cr(Ⅵ)的性能和機制進行研究,具體研究內容如下:(1)采用Hummers法將石墨粉氧化制備得到了氧化石墨烯(GO)材料,然后通過溶膠-凝膠-水熱法將TiO₂前驅體直接復合在被還原的石墨烯材料表面得到2D-RGO/TiO₂復合材料,通過SEM、PL、XRD、XPS、EIS等手段對制備得到的2D-RGO/TiO₂材料進行表征,結果顯示了所得光催化劑中的氧化還原石墨烯呈均勻的片...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 前言
    1.1 引言
    1.2 水體中的重金屬Cr(Ⅵ)污染
        1.2.1 水體中重金屬Cr(Ⅵ)污染的來源
        1.2.2 水體中重金屬Cr(Ⅵ)污染的現(xiàn)狀
        1.2.3 水體中重金屬Cr(Ⅵ)污染的危害
    1.3 水體中的Cr(Ⅵ)污染物去除方法
        1.3.1 離子交換法
        1.3.2 電化學分離法
        1.3.3 化學沉淀法
        1.3.4 膜分離法
        1.3.5 吸附法
        1.3.6 生物吸附法
        1.3.7 光催化還原去除法
    1.4 光催化在去除水中重金屬Cr(Ⅵ)離子的應用
        1.4.1 光催化的研究歷史
        1.4.2 光催化的研究現(xiàn)狀
        1.4.3 光催化還原機理
        1.4.4 TiO₂納米材料改性的研究進展
    1.5 光催化活性的影響因素
        1.5.1 光源
        1.5.2 體系的pH
        1.5.3 外加場效應
        1.5.4 捕獲劑
    1.6 改性后TiO₂光催化的應用
        1.6.1 氫能源
        1.6.2 生物殺菌
        1.6.3 空氣凈化
        1.6.4 污水處理
    1.7 本文主要研究內容及依據(jù)
2 2D-RGO/TiO₂的制備及其協(xié)同去除Cr(Ⅵ)的吸附/光還原機理
    2.1 概述
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑與儀器
        2.2.2 氧化石墨烯(GO)的制備
        2.2.3 復合光催化劑2D-RGO/TiO₂ 的制備
        2.2.4 光催化劑的表征
            2.2.4.1 掃描電鏡測試
            2.2.4.2 X-射線衍射圖譜
            2.2.4.3 比表面積測試
            2.2.4.4 紫外-可見漫反射光譜
            2.2.4.5 光致發(fā)光(PL)光譜
            2.2.4.6 電化學分析
            2.2.4.7 X射線光電子能譜(XPS)分析
        2.2.5 實驗方法
            2.2.5.1 目標還原物Cr(Ⅵ)的選擇依據(jù)
            2.2.5.2 Cr(Ⅵ)光催化還原實驗準備
            2.2.5.3 Cr(Ⅵ)光催化還原實驗方法
    2.3 結果和討論
        2.3.1 2D-RGO/TiO₂ 復合光催化劑的表征
            2.3.1.1 表面形貌(SEM)分析
            2.3.1.2 X-射線衍射(XRD)測試
            2.3.1.3 比表面積測試
            2.3.1.4 紫外可見漫反射(DRS)光譜分析
            2.3.1.5 光致發(fā)光(PL)與電化學分析
        2.3.2 光催化實驗
            2.3.2.1 不同催化劑的光催化實驗
            2.3.2.2 不同催化劑用量的光催化實驗
            2.3.2.3 不同pH下 Cr(Ⅵ)的光催化實驗
        2.3.3 表面元素形態(tài)分析
        2.3.4 2D-RGO/TiO₂ 性能的理論計算
        2.3.5 光催化機理
        2.3.6 光催化劑循環(huán)實驗
    2.4 本章小結
3 g-C3N4/TiO₂ 光催化還原水中Cr(Ⅵ)的實驗研究
    3.1 概述
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑與儀器
        3.2.2 層狀g-C3N4結構的制備
        3.2.3 復合光催化劑g-C3N4/TiO₂ 的制備
        3.2.4 復合光催化劑g-C3N4/TiO₂ 的表征
    3.3 結果和討論
        3.3.1 復合光催化劑的表征分析
            3.3.1.1 掃描電鏡(SEM)的表面形貌分析
            3.3.1.2 紫外可見漫反射光譜(DRS)分析
            3.3.1.3 光致發(fā)光(PL)分析
            3.3.1.4 電化學分析
        3.3.2 光催化實驗
            3.3.2.1 不同催化劑的光催化實驗探究
            3.3.2.2 光催化循環(huán)實驗
            3.3.2.3 光催化機理探究
    3.4 本章小結
4 2D-WS2/TiO₂ 光催化還原水中Cr(Ⅵ)的實驗研究
    4.1 概述
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑與儀器
        4.2.2 2D-WS2/TiO₂ 復合光催化劑的制備
        4.2.3 復合光催化劑2D-WS2/TiO₂ 的表征
    4.3 結果和討論
        4.3.1 復合光催化劑的表征分析
            4.3.1.1 掃描電鏡(SEM)的表面形貌分析
            4.3.1.2 紫外可見漫反射光譜(DRS)分析
            4.3.1.3 光致發(fā)光(PL)光譜分析
            4.3.1.4 電化學阻抗(EIS)測試
        4.3.2 光催化實驗
            4.3.2.1 不同條件下的光催化性能探究
            4.3.2.2 pH對新型的2D-WS2/TiO₂ 材料光催化性能的影響
            4.3.2.3 干擾離子對2D-WS2/TiO₂ 光催化性能的影響
    4.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝
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本文編號：3799298