水中有毒有害有機(jī)污染物的處理問題一直都是環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。光Fenton和光催化技術(shù)作為綠色高效的有機(jī)污染物去除技術(shù)得到越來越多的關(guān)注,在難降解污染物的去除方面具有重要意義。石墨相氮化碳（g-C3N4）和釩酸鉍（BiVO4）具有較窄的禁帶寬度,并且g-C3N4的導(dǎo)帶電位（-1.1 V vs NHE）和BiVO4導(dǎo)帶電位（-0.32 V vs NHE）,都比O2/H2O2（0.69 V）的還原電位更負(fù),所以這兩種半導(dǎo)體的導(dǎo)帶電子都有足夠的能量將O2還原為H2O2。本文以環(huán)境有機(jī)污染物高效綠色去除為研究目標(biāo),分別采用用g-C3N4和BiV04為光響應(yīng)材料,比較研究光芬頓和光催化污染物降解的動力學(xué)及機(jī)理。發(fā)現(xiàn)在不同催化劑體系和不同有機(jī)污染物情況下,光催化過程總是表現(xiàn)出零級動力學(xué)特征而光芬頓過程符合一級動力學(xué)特征。論文的主要結(jié)論如下:（1）將微量鐵摻雜在剝離的層狀g-C3N4中,制備了一系列不同濃度鐵摻雜的光催化材料,并比較研究了該材料上的光芬頓與光催化羅丹明6G（Rh6G）降解反應(yīng)。當(dāng)Fe負(fù)載量達(dá)到0.054 wt%并添加10 mmol/L H2O22時,Rh 6G的最佳移除效率在0.... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化降解機(jī)理示意圖

1緒論5染物降解過程中，活性氧相關(guān)自由基的產(chǎn)生在促進(jìn)高級氧化過程中起著至關(guān)重要的作用。為了提高降解率，首先要選擇較為合適的半導(dǎo)體催化劑。對于理論上選擇合適的半導(dǎo)體催化劑建議應(yīng)該具體考慮的方面如下：圖1.2在pH=7時，各種光催化劑的帶隙能和氧化還原電勢Figure1.2Bandgapenergiesandredoxpotentialsofvariousphotocatalysts,pH=7首先，以降解RhB為模型污染物，要優(yōu)先選擇半導(dǎo)體催化劑的價帶上空穴的氧化電位比RhB（1.43V）[46,47]的氧化還原電位更正，這表明通過光生空穴可以使RhB氧化。其次，選擇可以原位生成H2O2的半導(dǎo)體催化劑，只要導(dǎo)帶上方電子的電勢小于0.69V，那就可以將O2還原為H2O2[29]。同時，盡量選擇禁帶寬度較窄的半導(dǎo)體光催化劑。最后，為了提高降解效率可以考慮半導(dǎo)體催化劑的價帶電位只要比OH-/OH（1.99V）和H2O/OH（2.37V）所需的氧化電位更正，空穴也可以直接將OH-或H2O氧化成OH[29]。如果存在這樣的半導(dǎo)體，就可以類似于“雙通道”法，不僅利用導(dǎo)帶上方電子還原H2O2生成的高活性的OH，而且，也可以利用光生空穴中將OH-或H2O氧化成OH，“雙通道”法會大大提高催化劑的降解效率，縮短反應(yīng)時間。但是，篩選出一種較為合適的半導(dǎo)體基本上很難達(dá)到“雙通道”的效果，可以通過將兩種半導(dǎo)體構(gòu)成異質(zhì)結(jié)來實現(xiàn)。綜上所述，選擇理論上可行的催化劑不只考慮一個方面，應(yīng)該多方面綜合考慮�；诖�，得出g-C3N4和BiVO4是適合的候選催化劑。1.6動力學(xué)研究1.6.1動力學(xué)研究的最新進(jìn)展截至目前，因為光降解反應(yīng)是通過利用太陽光從而可以較大程度的增加光的利用

2實驗部分112.4.10電化學(xué)阻抗譜（EIS）采用CHI660E型電化學(xué)工作站測試材料的電化學(xué)阻抗譜（Electrochemicalimpedancespectroscopy，EIS），基礎(chǔ)體系是三電極。并利用選定的等效電路圖和Z-view軟件擬合。2.5光芬頓與光催化降解染料測試2.5.1光源用FZ400光功率計校準(zhǔn)的300W氙氣燈（北京紐比特科技有限公司）用作模擬太陽能光源，并將實驗光強(qiáng)度控制在100mW/cm2（AM1.5G）。2.5.2實驗裝置圖2.1光芬頓與光催化降解染料的實驗裝置示意圖Figure2.1ASchematicillustrationforthephoto-Fentonandphotocatalyticdegradationofdyesexperimentaldevice樣品的光催化活性可通過染料在光照射下的移除效率來計算。為了消除氙燈光源產(chǎn)生的熱量對于反應(yīng)的影響，所以要在氙燈與反應(yīng)容器之間的冷凝蓋中加入循環(huán)冷卻水。同時，讓光源固定在與溶液表面的距離為10cm處。將催化劑分散在于一定濃度的降解物溶液中，黑暗中攪拌1h以建立物理上的吸附-解吸平衡。在照射過程中，定期取出適量的反應(yīng)溶液，并通過UV-vis分光光度計現(xiàn)取現(xiàn)測，記錄在特征峰下經(jīng)過離心處理過的溶液的吸光度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]In Situ Preparation and Analysis of Bimetal Co?doped Mesoporous Graphitic Carbon Nitride with Enhanced Photocatalytic Activity[J]. Wanbao Wu,Zhaohui Ruan,Junzhuo Li,Yudong Li,Yanqiu Jiang,Xianzhu Xu,Defeng Li,Yuan Yuan,Kaifeng Lin.  Nano-Micro Letters. 2019(01)
[2]Single atom accelerates ammonia photosynthesis[J]. Pengcheng Huang,Wei Liu,Zhihai He,Chong Xiao,Tao Yao,Youming Zou,Chengming Wang,Zeming Qi,Wei Tong,Bicai Pan,Shiqiang Wei,Yi Xie.  Science China(Chemistry). 2018(09)



本文編號：2926289