氧化石墨烯-富里酸复合光催化剂的制备及其光催化性能的研究

来源 :中南民族大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:djkangzi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
尼泊金甲酯(MP)目前被认为是一种抗菌防腐剂,在工业产品、食品、个人护理产品方面得到大量应用。尼泊金甲酯在水环境和化妆品成分中非常常见,是一类典型的新兴环境污染物。MP普遍存在各种环境介质中,由于使用的广泛性,虽然其很容易生物降解,但导致它在环境中的伪持久性。尽管MP在环境中的浓度不高,但仍需警惕MP的长期积累对环境产生的不利影响。光催化是一种利用光照降解废水的技术,这种技术容易操作,对污染物有较高的去除效果、消耗的能量较低,且不会对环境造成二次污染,为实现环境友好的可持续发展道路提供重要基础。氧化石墨烯(GO)凭借其独特的层状结构及表面大量官能团已经成为许多材料的良好载体,并与其他材料互补以弥补自身不足、实现互补优势,所以大量新型的氧化石墨烯材料被研发出来并被广泛的应用于光催化领域中。本论文以研究了具有强光敏性的天然大分子有机物富里酸(FA)和氧化石墨烯的自组装复合材料作为光催化尼泊金甲酯的一种可行技术,分别制备了GO-FA复合光催化剂、磁性GO-FA复合光催化剂,以尼泊金甲酯模拟废水探讨了两种复合光催化剂的光催化性能和降解废水能力。具体内容如下:(1)以氧化石墨烯作为载体,通过一种方便的自组装方法将富里酸分子固定在氧化石墨烯上,合成新型复合光催化材料GO-FA,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等一系列的测试对其进行表征。结果显示FA颗粒包裹在氧化石墨烯表面,进行负载FA后的氧化石墨烯材料晶型并没有发生改变且复合材料具有较好的光吸收能力,从而提升光催化效率。本文以尼泊金甲酯模拟废水,研究复合材料的配比、溶液p H、材料的投加量和溶液初始MP浓度对降解率的影响。根据单因素实验结果,选取复合材料配比、p H、材料投加量3个因素进行3个水平方向的响应面分析和优化,得到响应面实验最优工艺条件为:溶液p H=3,GO和FA的吸附比为1:3的复合材料,投加量为0.01 g。在最优条件下进行MP光降解实验,结果表明在紫外光下光照60 min后MP降解率高达82%。研究表明GO-FA复合材料的催化活性高于纯FA和GO,主要归功于复合材料具有良好的光利用率,会产生大量的活性物质,因此是一种有效的光催化剂。(2)采用热溶剂法合成新型磁性氧化石墨烯-富里酸三元复合材料,并采用SEM、XRD、FTIR、UV-vis DRS和XPS等多种表征手段对材料的结构特性进行分析。通过表征表明所制备催化材料中Fe3O4的存在,说明磁性氧化石墨烯的成功制备和FA的成功附着。并且发现引入了Fe3O4以后材料的吸收光子能力增强,复合材料对光生电子的分离与转移有极大的促进作用,这对污染物的降解过程将起到重要作用。宏观磁学证明磁性GO-FA有良好的磁性并且回收容易,循环实验表明材料经过4次回收后降解率依然能达到71%。本文以尼泊金甲酯模拟废水,研究复合材料的配比、p H、复合材料的投加量和溶液初始MP浓度对光降解的影响。根据单因素实验结果,选取复合材料配比、p H、催化剂投加量3个因素进行3个水平方向的响应面分析和优化。在最优条件下进行MP光降解实验,设置溶液中MP初始含量为20mg/L,结果表明在溶液p H=3,MGO和FA的吸附比为1:3,复合材料投加量为0.01 g时,光照60 min后MP降解率高达97%,并与未加磁的材料的回收率对比,不仅回收过程简单,而且回收率提高近15%。
其他文献
在所有疾病中,癌症是人类的主要死亡原因之一,这种情况在发展中国家表现得更为突出。在不同的治疗策略中,化学疗法一直是治疗肿瘤的最可靠选择之一。几千年来,天然产物为化疗药物的发现提供了重要来源,为维护人类健康做出了巨大贡献。目前,超过60%的抗癌药物来自天然产物。研究表明,传统中草药及民族药物具有多途径、多靶点、多效应、多向性及毒副作用小等优势,为了更深入的了解癌症和改善癌症的治疗效果,进一步探究癌症
碳基超级电容器凭借着功率密度高、使用寿命长、安全性能好等优势,在储能领域作为电池的补充甚至替代品备受关注。然而,较低的能量密度制约着其在许多战略性新兴产业如电动车中的应用。究其原因,一方面碳材料基于双电层电容储能的容量有限;另一方面碳材料制备过程易团聚,导致比表面积降低。有鉴于此,本文从以下角度出发来优化碳基超级电容器的电化学性能:设计高比表面积和/或多孔的碳纳米结构,增加暴露的表面活性位点;杂原
可穿戴电子设备的飞速发展,对电子器件的小型化,多功能化提出了更高的需求。近年来,针对可穿戴电子设备的集成器件系统研究成为热点。集成器件根据功能可以划分成三个部分:产能单元、储能单元和传感单元。其中储能单元主要由二次离子电池或超级电容器组成,传感单元通常选用应用场景广泛的应变传感器、光传感器或温度传感器等。传统集成系统是构建在集成电路等硬质基底上,而硬质基底既不利于设备的穿戴舒适性,同时难以满足传感
随着我国经济的发展,公共建筑的类别、功能呈多元化,其用水结构、用水需求也逐渐趋于复杂化。居民生活与公共建筑密不可分,在建立节水型社会的背景下,加强对公共建筑供用水系统的研究,有望进一步挖掘公共建筑的节水潜力。本论文以优化公共建筑给水系统设计为目的,旨在确定显著影响公共建筑用水量的主要因素,并通过建立数学模型,实现用水量预测。在计算公共建筑用水量时,可参考模型预测值,帮助消除选择用水定额时存在的主观
沉水植物是水生态系统的核心成员之一,在富营养化水体中,底栖藻类是沉水植物生长的陪伴者,它们大量附着或者缠绕在沉水植物上,导致沉水植物出现生长抑制甚至死亡,是目前利用沉水植物进行水体修复实践过程中一直难以解决的一大难题。现有研究初步表明营养和光照是控制底栖藻类生长的关键因素,但缺乏系统性结论。本论文首先研究了沉积物营养释放对不同类型底栖藻类生长特征及其磷迁移转化的影响,选择其中的底栖细鞘丝藻生物膜为
病理性疼痛严重影响患者生活质量,吗啡等阿片类受体激动剂止痛效果显著,但长期使用易产生药物成瘾和戒断症状,开发安全高效镇痛药物是药物研发的热点和难点。课题组之前的研究表明查尔酮类化合物龙血素B阻断初级感觉神经元电压门控性钠通道,从而产生良好的镇痛效果,很好的揭示了傣药龙血蝎镇痛效应的分子机制。名贵中药甘草具有止咳、平喘、镇痛等功效,研究表明甘草富含查尔酮类化合物,其中甘草查尔酮A、甘草查尔酮B和甘草
染料废水是我国的主要工业废水之一,染料废水严重破坏生态环境,危害人体健康安全,是我国需要重点治理的污染物之一。纤维素衍生物具有良好的生物相容性、较强的可再生性、无毒无害、对环境友好等特性,相比天然纤维素更易溶于一般有机溶剂,一直是人们关注的热点,在医疗、环保、食品包装、纺织等领域都有广泛应用。本文以醋酸纤维素作为原料,制备复合气凝胶和复合微球两种材料,采用扫描电镜、X-射线衍射、傅里叶红外、热重分
电解锰渣(Electrolytic manganese residue,简写为EMR)是电解锰行业中生产电解锰时所产生的一种固体废渣。由于电解锰日益增加的需求量和锰矿品位逐年的降低,我国的电解锰渣总量日益增多,但大多数企业将电解锰渣长期露天堆放,不仅会造成对土地资源的浪费,同时也会污染周边环境。因此,将电解锰渣进行资源化和减量化具有重要的现实意义。重金属工业废水的排放会造成严重的水污染现象。在处理
石墨相氮化碳(g-C3N4)具有较高的化学以及热稳定性、合成方法简单、环境友好等特性而备受关注。然而,较低的光生载流子迁移率与比表面积限制了其广泛应用。在本文中,利用非金属元素掺杂法,制备了碳掺杂氮化碳(CL)催化剂以及碳掺杂-缺陷共修饰氮化碳(CE)催化剂,并以双酚A(BPA)为目标污染物,探究所制备的催化剂在可见光下的催化活性。主要研究内容如下:(1)以尿素与柠檬酸铵为前驱体,通过简单的热聚合
目前新能源技术蓬勃发展,但是以石油为基础的内燃机还将主导约25到30年,仍有进一步研究的重要价值。由于发动机技术的不断进步,内燃机燃烧产生的废热减少,使得机动车尾气温度降低,导致未来的机动车尾气处理催化剂的运行温度比目前要降低100°C左右。同时,近年来我国的机动车污染物排放标准的要求不断提高,给尾气处理催化剂设计提出了新的要求。自上世纪70年代机动车尾气处理催化剂普及之后,由于低温下催化剂无活性