隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快,大量有毒有害污染物排放進(jìn)入水體,其中包括重金屬和有機(jī)污染物,對(duì)環(huán)境甚至人類健康造成潛在威脅。在水處理技術(shù)中,光催化法作為一種高效節(jié)能的技術(shù)逐漸引起關(guān)注。該技術(shù)能夠利用太陽(yáng)光將高毒的Cr（Ⅵ）還原成低毒的Cr（Ⅲ）,并且可以將難生物降解的大分子有機(jī)污染物降解為小分子無(wú)毒物質(zhì),甚至完全礦化為CO2和H₂O。金屬-有機(jī)骨架（Metal-organic framework,MOFs）作為光催化劑已廣泛應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域。其中Fe-MOFs作為一種可見光響應(yīng)的催化劑,能夠?qū)χ亟饘俸陀袡C(jī)污染物進(jìn)行有效的光催化降解。為了進(jìn)一步提高Fe-MOFs的光催化活性,采用導(dǎo)電聚合物-聚苯胺（PANI）來(lái)修飾Fe-MOFs來(lái)構(gòu)建更強(qiáng)大的光催化材料,在本課題研究中,我們選用了MIL-100（Fe）,MIL-88A（Fe）和PANI為原材料合成系列復(fù)合光催化劑,探究了復(fù)合材料的光催化還原六價(jià)鉻及降解有機(jī)污染物的性能,以及光催化活性的影響因素被探究。提出并驗(yàn)證了反應(yīng)機(jī)理。本論文的主要工作如下:1.以結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的金屬有機(jī)骨架材料MIL-100（Fe）與導(dǎo)電聚合物-聚苯胺（PAN... 

【文章來(lái)源】：北京建筑大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

在選定波長(zhǎng)下的光催化Rh6G降解速率(按金屬原子歸一化)

呋?钚裕???史直鷂?9.0、29.7和9.0μmol。其中，MIL-101(Fe)具有最高的光催化還原CO2活性，這是由于MIL-101(Fe)中的配位不飽和Fe位點(diǎn)不僅作為CO2吸附位點(diǎn)吸附更多的CO2，而且也是氧化還原反應(yīng)位點(diǎn)直接催化CO2還原。并將Fe-MOFs與胺基化Fe-MOFs進(jìn)行比較觀察，發(fā)現(xiàn)胺基化Fe-MOFs表現(xiàn)出更強(qiáng)的光催化活性，通過(guò)比較不同波長(zhǎng)下NH2-MIL-101(Fe)和MIL-101(Fe)光催化CO2釋放的量子效率(QE)，發(fā)現(xiàn)存在著雙激發(fā)途徑，即Fe-O團(tuán)簇的直接激發(fā)，以及-NH2官能團(tuán)的激發(fā)，隨后電子從激發(fā)的有機(jī)連接體轉(zhuǎn)移到金屬中心清晰地示出(圖1-3)。圖1-3氨基化鐵基MOFs上的雙激發(fā)通路[30]Fig.1-3Dualexcitationpathwaysoveramino-functionalizedFe-basedMOFs[30]1.3鐵基MOFs復(fù)合光催化劑的研究進(jìn)展盡管鐵基MOFs在光催化降解污染物方面有著廣泛的應(yīng)用，但其在水穩(wěn)性較差，導(dǎo)電性差以及光生電子空穴復(fù)合快等問(wèn)題，限制了其在光催化廢水處理中的應(yīng)用。因此將其他功能性材料與高孔隙率、結(jié)構(gòu)可調(diào)的MOF材料結(jié)合構(gòu)建復(fù)合材料，可發(fā)揮出超于原材料的優(yōu)良特性。常見用來(lái)改善Fe-MOFs光催化性能的材料有金屬納米粒子、g-C3N4、

第1章緒論6金屬氧化物、鉍系材料以及導(dǎo)電聚合物等[40]。1.3.1金屬納米粒子/Fe-MOFs復(fù)合物金屬納米粒子(MetalNanoparticles,MNPs)由于其高的表面積/體積比和不尋常的電子性質(zhì)而表現(xiàn)出更高的光化學(xué)活性[41]。金屬納米團(tuán)簇系統(tǒng)的光化學(xué)活性可表現(xiàn)在三種情況中：(1)金屬納米粒子的直接激發(fā)；(2)通過(guò)表面結(jié)合的熒光團(tuán)或染料分子實(shí)現(xiàn)的間接激發(fā)；(3)通過(guò)促進(jìn)半導(dǎo)體-金屬納米復(fù)合材料中的界面電荷轉(zhuǎn)移來(lái)輔助光催化過(guò)程(圖1-4)[42]。金屬納米粒子修飾Fe-MOF提高光催化活性可以通過(guò)第三種途徑實(shí)現(xiàn)的。因此一系列具有良好催化活性的MNPs@MOF光催化劑被成功制備。例如，如圖1-5所示，Liang等[35]通過(guò)醇還原方法制備的新型Pd@MIL-100(Fe)納米復(fù)合材料對(duì)茶堿、布洛芬和雙酚A三種典型的PPCPs在可見光照射下(λ≥420nm)具有良好的光降解活性。其光活性也遠(yuǎn)高于原MIL-100(Fe)。結(jié)合光電化學(xué)分析可知，引入Pd-NPs可以減少光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合，從而提高光催化性能。此外，還詳細(xì)考察了不同金屬種類、貴金屬負(fù)載量、反應(yīng)液pH值和過(guò)氧化氫初始濃度對(duì)光催化降解活性的影響。此外，還研究了可能的光催化反應(yīng)機(jī)理。這項(xiàng)工作不僅代表了利用MOFs光催化劑去除水中PPCPs的第一個(gè)例子，而且還為制備用于環(huán)境修復(fù)的高效MOF光催化劑提供了有效的信息。此外，在MIL-100(Fe)上引入貴金屬納米粒子，形成的M/MIL-100(Fe)(M=Au、Pd和Pt)可用于光催化降解甲基橙(MO)和重金屬Cr(VI)離子，其光催化活性較單獨(dú)的MIL-100(Fe)顯著增強(qiáng)[43]，如圖1-6所示。圖1-4金屬納米粒子的光化學(xué)活性三種情況[42]Fig.1-4Photochemicalactivityofmetalnanoparticles[42]


本文編號(hào)：3138563