面對日益嚴重的水環(huán)境污染問題,研究高效清潔的污水處理方法具有重要的現(xiàn)實意義。利用半導(dǎo)體材料的光催化效應(yīng),將其作為光催化劑分解有機污染物實現(xiàn)污水凈化受到了越來越多的關(guān)注。在眾多半導(dǎo)體材料中,銳鈦礦型的半導(dǎo)體TiO₂納米材料展現(xiàn)了作為污水處理光催化劑的巨大潛力,但其寬禁帶的能帶結(jié)構(gòu)決定了其只能被紫外線激發(fā),而浪費了太陽光中主要的可見光部分,所以對其進行摻雜改性,將其敏感響應(yīng)譜域擴展至可見光部分成為了當(dāng)前研究熱點之一。同時,在污水處理的過程中,由于TiO₂納米光催化劑無法回收,會造成光催化劑的浪費。因此,如何實現(xiàn)光催化劑高效回收,降低污水處理成本,成為當(dāng)前研究熱點之二。針對上述瓶頸問題,本文從利用碳輔助法制備C-TiO₂納米顆粒出發(fā),增強了TiO₂在可見光譜域的吸收效率;將磁性Fe3O4納米材料與C-TiO₂納米顆粒進行復(fù)合,實現(xiàn)了光催化材料的有效回收;在上述兩層材料中間不完全負載一層SiO₂絕緣層,解決了因材料內(nèi)電子和空穴復(fù)合而嚴重降低其光催化效率的難題;以磁... 

【文章來源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

納米顆粒與其他材料尺寸比較

2-[47-49]，大多數(shù)很難降解的有機污染物，臭味物質(zhì)、雜菌和需清潔材料的污垢都可以通過這種高活性的自由基氧化去除，半導(dǎo)體納米材料光催化降解原理如圖1.2所示。圖 1.2 半導(dǎo)體納米材料光催化降解原理Figure 1.2 Photocatalytic degradation principle of semiconductor nanomaterials光激發(fā)的電子空穴對(e-/ h+)產(chǎn)生后在半導(dǎo)體內(nèi)部極易發(fā)生復(fù)合，但擴散至表面可以發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)變化，主要表現(xiàn)在復(fù)合反應(yīng)、光催化氧化還原以及光分解[50-54]中。因此半導(dǎo)體光催化材料的能帶位置結(jié)構(gòu)、吸收光譜特征頻率、納米顆粒比表面積、晶體活性面、反應(yīng)溫度壓強等條件、俘獲劑能力以及敏化劑種類等等必須進行有效調(diào)控來減少電子空穴對的復(fù)合比例(e-/ h+)。當(dāng)材料表面被光敏化后，半導(dǎo)體光催化劑的激發(fā)波長范圍被大大的拓寬了，并且提高了光催化降解的反應(yīng)速率以及效率，因此明顯提高了敏化

催化劑以 TiO2為代表。J.H.Cary 等在 1976 年開展研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)以 TiO2作為光催化劑降解了濃度照射半個小時后被全部脫氯。Purden 等[57]在 1983 年發(fā)HCl3）的研究，一系列的研究結(jié)果表明 TiO2半導(dǎo)體較強的降解能力，從而開辟了應(yīng)用于環(huán)境保護研究半時間，光催化降解效率一直處于較低水平，直到 Verwe吸收性和光降解效率可以通過在半導(dǎo)體催化劑中摻與大幅度提高，從此對單純的半導(dǎo)體催化劑進行各種些有機物或無機物對單純催化劑進行修飾的相關(guān)研究體催化劑催化活性的方法，得到一些新型優(yōu)異性能[59]通過該浸漬法合成研制 Co3O4/BiVO4復(fù)合光催化劑可見光下對苯酚表現(xiàn)出較強的光催化活性和較高的降


本文編號：3409202