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《齐鲁工业大学》 2017年
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新型石墨烯基固态光催化体系降解水中有机污染物的研究

刘一鸣  
【摘要】:随着人们对能源危机和环境保护意识的增强,光催化降解有机物引起了研究者的广泛关注。但就目前光催化材料而言,还存在着带隙能过大、对可见光利用率低、光生电子-空穴对复合率高、催化剂易失活等问题。如何解决这些问题,提高催化剂的光催化活性便成为了目前亟待解决的问题。鉴于催化剂巨大的应用潜力和目前存在的不足,本实验利用水热/溶剂热法制备了N-RGO/Ti O_2和CdS-RGO-BiVO_4两种光催化体系,对其制备的方法进行了研究,对其结构和形貌进行了表征,并通过在可见光下降解典型有机物实验对所制备的催化剂进行了光催化性能方面的考察。主要研究内容如下:(1)实验通过水热法制备了N-RGO-TiO_2复合光催化材料,并通过XRD、TEM、SEM、XPS、拉曼等对所制备的复合光催化材料进行了表征,确定了其晶型和结构特征。结果表明我们成功制备出了(0 0 1)暴露晶面的片状二氧化钛纳米晶体并实现了与N-RGO的稳定复合。(2)实验通过改变N-RGO-TiO_2复合光催化材料的GO掺杂量、HF用量、溶液pH等因素探讨了各因素对光催化降解RhB的影响,并找出了各因素的最佳条件。所制备的N-RGO-TiO_2复合光催化材料在GO掺杂量0.125%、pH=7、HF用量为5 mL时,在300 W氙灯(≥420 nm)光源照射下,90 min可将150 mL(20 mg·L~(-1))的RhB完全降解。(3)通过自由基捕获实验证明所合成的N-RGO-TiO_2复合光催化材料光催化降解RhB的主要活性物质为羟基自由基,且通过荧光实验也证实,氧化石墨的加入使得光催化过程中羟基自由基的含量增加,这也是光催化剂改性后光催化效果提高的主要原因。(4)实验通过多种方法制备出光催化效果优良、方法简单、重复性好的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ,并以此为基础采用多种方法进行了CdS-1%RGO-BiVO_(4 )Z型光催化体系的制备,并通过在可见光下的光催化降解实验对所制备的复合光催化材料进行了光催化活性的考察。实验还采用XRD、SEM等表征手段对制备的光催化材料进行了形貌和结构的表征。通过在可见光下的光催化降解实验说明,实验成功制备了光催化效率提高的Z型复合光催化材料,该方法是一种有效的将CdS和BiVO_4纳米半导体光催化材料与GO复合的方法。
【学位授予单位】:齐鲁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X703;O643.36

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