本文關(guān)鍵詞：微波輔助熱制備雙金屬氧化物光催化劑及其改性研究

  更多相關(guān)文章： ZnGa_2O_4 ZnFe_2O_4 復(fù)合光催化劑 微波輔助熱 光催化活性

【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為危及人類生存且急需解決的兩大問題。光催化技術(shù)作為一種綠色的能源轉(zhuǎn)化技術(shù),以光催化劑作為太陽能源轉(zhuǎn)化的載體為基礎(chǔ),將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能應(yīng)用于能源儲(chǔ)存和環(huán)境治理方面,為解決兩大難題提供了有效途徑。尖晶石型雙金屬氧化物屬于一種特殊晶型結(jié)構(gòu)材料的催化劑,在紫外光或可見光的誘導(dǎo)下具有很高的催化性能。ZnGa2O4作為一種具有尖晶石結(jié)構(gòu)的新型材料,具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性,但由于其較寬的禁帶寬度,在可見光下的應(yīng)用受到了限制；ZnFe2O4同樣作為一類具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的材料,雖然具有較窄的能帶間隙,但是其在可見光下的催化活性相對(duì)于其他催化劑來說比較低。因此,可以通過一些改性方法對(duì)催化劑ZnGa2O4和ZnFe2O4進(jìn)行改性研究,使得其光催化活性得以提高�；谕ㄟ^不同半導(dǎo)體材料之間的復(fù)合可以使其能帶間隙得到改變,光吸收范圍得到拓寬,光催化活性得到提高,本文主要制備研究了復(fù)合催化劑ZnGa2O4@ZnFe2O4、ZnGa2O4@ZnO,ZnFe2O4@ZnO,并對(duì)其進(jìn)行了光解水和光降解有機(jī)物活性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),主要分為以下幾個(gè)方面：1)采用微波水熱煅燒和溶劑熱法分別制備出兩種不同的復(fù)合催化劑ZnGa204@ZnFe2O4,主要考察了復(fù)合比例大小對(duì)復(fù)合催化劑的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),通過復(fù)合得到的催化劑的光響應(yīng)范圍均延伸到可見光區(qū)域。另外,以微波水熱煅燒法制備復(fù)合催化劑的最優(yōu)復(fù)合比例為3：2,得到的產(chǎn)氫速率為11.40 mmol·g-1·h-1;以溶劑熱法制得的復(fù)合催化劑最優(yōu)比為2：1,產(chǎn)氫速率為13.14 mmol·g-1·h-1,具有更高的催化產(chǎn)氫速率。2)采用微波-煅燒兩步合成法制備復(fù)合光催化劑ZnGa2O4@ZnO�？疾炝藦�(fù)合比例、氮源硫源、煅燒溫度和煅燒時(shí)間等制備條件對(duì)催化劑性能的影響。結(jié)果表明,通過N、S摻雜,催化劑在可見光下明顯地表現(xiàn)出催化活性,當(dāng)復(fù)合比例為4：1,在400℃下煅燒5h時(shí),得到的催化劑催化降解5 mg·L-1的RhB溶液,1h降解百分比為92.52%,具有最快的降解速率,催化活性最高。3)采用微波輔助熱合成復(fù)合光催化劑ZnFe2O4@ZnO,得到了具有晶型好、光吸收范圍寬的催化劑。在制備過程中,主要研究了溶劑、煅燒溫度、煅燒時(shí)間等條件因素對(duì)復(fù)合催化劑的影響。最終表明,最優(yōu)ZnFe2O4/ZnO比為1：4,最優(yōu)煅燒溫度和煅燒時(shí)間分別為550℃和3 h,在此最優(yōu)條件下,得到的催化劑具有相對(duì)較高的催化活性。
【關(guān)鍵詞】：ZnGa_2O_4 ZnFe_2O_4 復(fù)合光催化劑 微波輔助熱 光催化活性
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;O644.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符號(hào)說明15-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 半導(dǎo)體催化技術(shù)研究背景16-17
• 1.2 光催化反應(yīng)機(jī)理17-18
• 1.3 光催化材料性能影響的因素18-20
• 1.3.1 催化劑晶面結(jié)構(gòu)18-19
• 1.3.2 催化劑尺寸大小19
• 1.3.3 催化劑比表面積19-20
• 1.4 半導(dǎo)體光催化材料的應(yīng)用20-23
• 1.4.1 光催化分解水產(chǎn)氫20-22
• 1.4.2 應(yīng)用于污染物降解22-23
• 1.5 催化劑催化性能的改性研究23-25
• 1.5.1 半導(dǎo)體復(fù)合技術(shù)23-24
• 1.5.2 非金屬元素?fù)诫s24
• 1.5.3 表面貴金屬沉積24-25
• 1.6 雙金屬氧化物光催化劑25-26
• 1.7 本文立意目的及研究內(nèi)容26-28
• 第二章 微波輔助熱合成復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑28-42
• 2.1 引言28-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分29-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器29-30
• 2.2.2 催化劑的制備30-31
• 2.2.3 催化劑的光催化活性評(píng)價(jià)31-32
• 2.2.4 催化劑的表征32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-40
• 2.3.1 催化劑ZnGa_2O_4的N、N/S摻雜的改性探索研究33-34
• 2.3.2 半導(dǎo)體催化劑ZnGa_2O_4與CdS的復(fù)合探索研究34-35
• 2.3.3 微波水熱制備ZnGa_2O_4@ZnFe_2O_4復(fù)合光催化劑35-36
• 2.3.4 溶劑熱制備ZnGa_2O_4@ZnFe_2O_4復(fù)合光催化劑36-37
• 2.3.5 UV-vis對(duì)比分析37-38
• 2.3.6 XRD對(duì)比分析38-40
• 2.4 本章小結(jié)40-42
• 第三章 兩步法合成復(fù)合半導(dǎo)體ZnGa_2O_4@ZnO光催化劑42-58
• 3.1 引言42-43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分43-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器43
• 3.2.2 兩步法合成ZnGa_2O_4@ZnO復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑43
• 3.2.3 催化劑的活性評(píng)價(jià)43-44
• 3.2.4 催化劑的表征44-45
• 3.3 結(jié)果與討論45-56
• 3.3.1 ZnGa_2O_4與ZnO的復(fù)合比對(duì)催化劑顆粒及催化性能的影響45-51
• 3.3.2 N源、S源的加入對(duì)催化劑催化活性的影響51-53
• 3.3.3 不同煅燒溫度對(duì)催化劑催化活性的影響53-54
• 3.3.4 不同煅燒時(shí)間對(duì)催化劑催化活性的影響54-56
• 3.3.5 堿源的影響56
• 3.4 本章小結(jié)56-58
• 第四章 微波輔助熱合成ZnFe_2O_4@ZnO復(fù)合光催化劑58-68
• 4.1 引言58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分58-59
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器58-59
• 4.2.2 復(fù)合光催化劑ZnFe_2O_4@ZnO的制備59
• 4.2.3 催化劑的評(píng)價(jià)59
• 4.2.4 催化劑的表征59
• 4.3 結(jié)果與討論59-66
• 4.3.1 溶劑的選擇59-63
• 4.3.2 煅燒溫度63-64
• 4.3.3 煅燒時(shí)間64-65
• 4.3.4 XRD分析65-66
• 4.3.5 UV-vis分析66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 第五章 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-78
• 致謝78-80
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-82
• 作者和導(dǎo)師簡介82-83
• 附件83-84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號(hào)：880003