本文關(guān)鍵詞：錫酸鋅的制備及其在冶金煉焦廢水處理中的應(yīng)用

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【摘要】：伴隨工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮,工業(yè)廢水排放量日益增多。由于傳統(tǒng)水處理方法存在二次污染、處理成本高等問題,一種綠色的、無毒的、環(huán)境友好型的高級(jí)氧化法-光催化氧化技術(shù)越來越受到研究者的青睞。作為光催化技術(shù)核心的光催化劑是研究的焦點(diǎn)。由于傳統(tǒng)光催化劑的大規(guī)模應(yīng)用仍存在一些問題,因而探尋高效、穩(wěn)定的新型光催化劑是目前光催化氧化技術(shù)的重要課題。尖晶石型半導(dǎo)體材料作為光催化劑,在降解有機(jī)污染物方面表現(xiàn)優(yōu)異,能夠從中選取高活性、穩(wěn)定的光催化材料。本文在水熱法制備Zn_2SnO_4的基礎(chǔ)上,采用離子液體輔助水熱法成功制得具有規(guī)則幾何形狀的Zn_2SnO_4。水熱法、離子液體輔助水熱法的最佳制備條件分別為:溶液pH值為9、水熱反應(yīng)時(shí)間24 h、水熱反應(yīng)溫度180℃;[Emim]BF4添加量為0.5 mmol(即Sn4+:[Emim]BF4=5:1(摩爾比)),離子液體輔助水熱過程中溶液pH值為9、水熱反應(yīng)時(shí)間32 h、水熱反應(yīng)溫度220℃,此時(shí)制得的純凈的、結(jié)晶最好的、顆粒分散的Zn_2SnO_4樣品光催化降解MB的活性也最高。為了進(jìn)一步提高Zn_2SnO_4的光催化活性,使用石墨烯改性水熱法制備Zn_2SnO_4,在水熱法制備的Zn_2SnO_4中加入不同量的GO,后經(jīng)水合肼還原后獲得石墨烯/Zn_2SnO_4。結(jié)果表明:石墨烯的添加,沒有對Zn_2SnO_4的結(jié)構(gòu)和形貌產(chǎn)生影響,且當(dāng)GO添加量為4 wt%時(shí),光催化活性最高,較純Zn_2SnO_4有很大提高。對Zn_2SnO_4和石墨烯/Zn_2SnO_4光催化機(jī)理的探究表明,?OH是主要的活性氧化物質(zhì),存在?OH間接與有機(jī)化學(xué)染料反應(yīng)的機(jī)制。實(shí)驗(yàn)制得的Zn_2SnO_4和石墨烯/Zn_2SnO_4具有優(yōu)異的光催化穩(wěn)定性,可重復(fù)使用。最后,將實(shí)驗(yàn)制備的石墨烯/Zn_2SnO_4光催化劑應(yīng)用于冶金煉焦廢水處理過程中。結(jié)果發(fā)現(xiàn),光催化氧化法在處理低濃度冶金煉焦含酚廢水方面具有一定的優(yōu)勢,當(dāng)含酚廢水濃度為15 mg/L、溶液pH=3、溫度為25℃、石墨烯/Zn_2SnO_4投加量為50 mg、H2O2加入量為0.1 mg/L時(shí),經(jīng)過3 h的紫外光照射,酚類物質(zhì)殘留率為28.96%。
【關(guān)鍵詞】：水熱法 離子液體 石墨烯 錫酸鋅 光催化
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;O643.36
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 光催化研究背景9-11
• 1.1.1 光催化氧化法概述9-10
• 1.1.2 光催化氧化反應(yīng)原理10
• 1.1.3 光催化材料10-11
• 1.2 錫酸鋅納米材料11-19
• 1.2.1 錫酸鋅的制備方法11-15
• 1.2.2 錫酸鋅的改性方法15-16
• 1.2.3 錫酸鋅的應(yīng)用16-19
• 1.3 選題依據(jù)和研究內(nèi)容19-21
• 2 水熱法制備錫酸鋅及其光催化性能的研究21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分21-23
• 2.2.1 試劑與儀器21-22
• 2.2.2 錫酸鋅的水熱法制備及表征22
• 2.2.3 錫酸鋅的光催化性能研究22-23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論23-33
• 2.3.1 樣品的結(jié)構(gòu)與形貌表征23-27
• 2.3.2 錫酸鋅的光催化性能研究27-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 3 離子液體輔助水熱法制備錫酸鋅及其光催化性能的研究35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分35-38
• 3.2.1 試劑與儀器35-37
• 3.2.2 錫酸鋅的離子液體輔助水熱法制備及表征37
• 3.2.3 錫酸鋅的光催化性能研究37-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-48
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌的表征38-44
• 3.3.2 光催化性能分析44-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 4 石墨烯改性水熱法制備錫酸鋅及其光催化性能的研究49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分49-51
• 4.2.1 試劑與儀器49-50
• 4.2.2 石墨烯改性水熱法制備錫酸鋅及表征50-51
• 4.2.3 石墨烯/ Zn_2SnO_4的光催化性能研究51
• 4.3 結(jié)果與討論51-60
• 4.3.1 XRD檢測結(jié)果51-53
• 4.3.2 TEM檢測結(jié)果53-54
• 4.3.3 FT-IR檢測結(jié)果54-55
• 4.3.4 RAMAN檢測結(jié)果55-56
• 4.3.5 XPS檢測結(jié)果56-57
• 4.3.6 石墨烯/Zn_2SnO_4的光催化性能分析57-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 5 石墨烯/錫酸鋅在冶金煉焦廢水處理過程中的應(yīng)用61-69
• 5.1 引言61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分61-63
• 5.2.1 試劑與儀器61-62
• 5.2.2 石墨烯/Zn_2SnO_4在冶金煉焦廢水處理中的應(yīng)用62-63
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論63-67
• 5.3.1 繪制含酚廢水濃度與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線63-64
• 5.3.2 含酚廢水的光催化降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析64-67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 6 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-81
• 附錄 攻讀碩士期間的研究成果81-83
• 致謝83

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