隨著醫(yī)藥、化工、印染等行業(yè)的蓬勃發(fā)展,水體中難降解有機(jī)污染物種類和濃度與日俱增,利用單一水處理技術(shù)治理出現(xiàn)很多局限性和缺陷,有的已經(jīng)無法達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。而應(yīng)用現(xiàn)有的、相對(duì)成熟的單元水處理技術(shù)優(yōu)化組合成為耦合水處理技術(shù)便成為解決單一技術(shù)缺陷的有效途徑。其中,以光催化氧化為主體的組合工藝逐漸成為極具應(yīng)用前景的耦合水處理技術(shù)的發(fā)展方向。在這類組合工藝中,光催化/Fenton耦合技術(shù)因能耗低、能在常溫常壓下進(jìn)行,更適合實(shí)際工程應(yīng)用。但該技術(shù)在使用過程中仍然存在可見光利用率低、催化劑難回收、反應(yīng)依賴酸性環(huán)境、影響因素及微觀作用機(jī)制理論依據(jù)少等不足。針對(duì)上述問題,有必要對(duì)現(xiàn)有光催化/Fenton耦合技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn),滿足當(dāng)前日益嚴(yán)格的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)和人們對(duì)安全水質(zhì)環(huán)境的迫切需求。本論文從復(fù)合催化材料的設(shè)計(jì)制備及組合工藝的構(gòu)建兩方面著手,對(duì)上述耦合技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),具體實(shí)施方式如下:采用可見光響應(yīng)型光催化劑Ag₃PO₄替換紫外光響應(yīng)型光催化劑TiO₂,并將Ag₃PO₄與Fe₃

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化機(jī)理[19]

但在太陽光譜中,紫外光所占比例不足5%,而可見光占43%,顯然,這些紫外光響應(yīng)型光催化劑對(duì)太陽光的利用率非常低。于是,科研人員從兩個(gè)方向?qū)で蠼鉀Q辦法,方向一是對(duì)現(xiàn)有光催化劑進(jìn)行金屬或非金屬摻雜或與其它窄帶材料復(fù)合。Wang等人將過渡金屬Fe、CO、Ni以及非金屬N與Ti O2摻雜,摻雜劑通過改變光學(xué)帶隙和雜質(zhì)吸收峰,進(jìn)而影響電子躍遷能來改善Ti O2的反應(yīng)活性,共摻雜材料的光催化活性比純Ti O2提高了4~10倍,尤其是Co和N共摻雜物的光催化活性可以提高10倍[44]。Sun等利用化學(xué)反應(yīng)法將WO3負(fù)載在Ti O2納米管表面,在紫外光照射90 min后,復(fù)合催化劑對(duì)甲基橙的降解率達(dá)到98.8%,明顯高于Ti O2對(duì)甲基橙的降解率。還有學(xué)者利用碳材料的導(dǎo)電性來加增強(qiáng)Ti O2的催化性能[45],Ebrahimi等人利用水熱法將Ti O2與GO制備成Ti O2-RGO復(fù)合材料,RGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的復(fù)合催化劑對(duì)污染物乙醛的降解率為69%,是Ti O2的近1.4倍。作者發(fā)現(xiàn),復(fù)合催化劑中低含量的RGO發(fā)揮了光敏劑和電子受體的作用,能通過抑制光生e--h+對(duì)的復(fù)合來提高體系的光催化性能,催化機(jī)理可以用圖1.3描述[46]。方向二是開發(fā)新型可見光響應(yīng)型光催化劑[47,48]。(2)可見光響應(yīng)型催化劑

可見光響應(yīng)型催化劑以碳化氮(g-C3N4)系[49,50].、鉍系(BiPO4、BiOCl、BiVO4、和Bi2WO6)[25,27,51-53]和磷酸銀(Ag3PO4)系[33]光催化劑的研究最為廣泛。部分可見光催化劑如表1-1及圖1.4所示。Ag3PO4是最近幾年發(fā)現(xiàn)的一種新型半導(dǎo)體材料,在可見光照射下,Ag3PO4可以分解水產(chǎn)生氧氣以及一系列強(qiáng)氧化性物種將水體中的有機(jī)污染物氧化為CO2和H2O,其分解水產(chǎn)生氧氣的量子化效率高達(dá)90%,是目前為止量子化效率最高的光催化劑[54]。因此,Ag3PO4被認(rèn)為是一種有望替代Ti O2的新型可見光催化劑。

【參考文獻(xiàn)】：
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