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光催化和异相芬顿催化技术不仅可以有效去除水中的污染物,而且催化剂可以循环使用,减少二次污染,降低处理污水的成本。本文主要利用钨酸盐(MnWO4和FeWO4)的光催化和异相芬顿催化作用来处理水中的污染物(包括有机染料和六价铬)。通过形貌控制来增强单一钨酸盐的催化性能。通过与磁性Fe3O4复合来实现FeWO4的磁分离回收及进一步提高其催化性能。已完成的主要内容如下:1.以钨酸钠和氯化锰为原料,采用水热法,通过调节反应液的pH值,合成了颗粒状和不同长度的纳米棒状MnWO4纳米材料。通过XRD、Raman、FTIR、XPS、TEM、氮气吸附-脱附等温线等表征手段对所合成样品的结构、表面组分、微观形貌和尺寸等进行了研究。利用UV-vis DRS、PL、EIS、瞬态光电流响应等研究了样品的光电特性。研究了不同形貌和尺寸的MnWO4样品异相芬顿催化(黑暗条件、有H2O2)及异相光芬顿催化(同时有可见光照射和H2O2)降解水中亚甲基蓝(MB)的性能。考察了MnWO4的投料量、H2O2浓度、MB溶液的pH等因素对催化降解MB效率的影响。实验结果表明,当以pH=11时制备的MnWO4为催化剂,在优化的异相光芬顿反应条件(即催化剂投料量1 g/L、H2O2浓度231 mmol/L和pH=7)下,可见光照射120 min时,对10 mg/L MB溶液的褪色率达到77%,TOC去除率达到45.7%。通过探究催化机理,证实了 MnWO4的异相芬顿催化作用主要源于WO42-,而Mn2+的类芬顿催化作用很弱。2.由于Mn2+的类芬顿催化作用较弱,我们用具有较强芬顿效应的Fe2+替换Mn2+,获得更高效率的催化剂FeWO4。以FeSO4替代MnCl2,采用水热法,在不同pH值反应液中合成了不同形貌和尺寸的FeWO4纳米材料。通过多种手段表征了所合成样品的结构与组成。利用UV-vis DRS、PL、EIS和瞬态光电流响应等研究了样品的光电性能。研究了不同形貌和尺寸的FeWO4样品异相芬顿催化降解水中MB的性能。考察了具有最高催化效率的FeWO4-7的投料量(0.1-0.5 g/L)、MB溶液的浓度(20-50 mg/L)、初始pH值(3-9)与H2O2浓度(33-99 mmol/L)对其催化降解效率的影响。本章还研究了不同形貌和尺寸的FeWO4样品光催化还原水中六价铬的性能。结果表明,FeWO4是一种具有光催化和异相芬顿催化双功能的催化剂。3.FeWO4虽然具有较高的光催化、异相芬顿催化活性,但是它在处理水体污染后仍面临着回收困难的问题。本章以磁性Fe3O4复合FeWO4,来获得具有可磁性回收和更高催化性能的Fe3O4/FeWO4复合材料。采用水热法制备了 Fe3O4/FeWO4复合材料。通过多种表征手段对所合成样品的晶相、微观形貌、光学、电学和磁学性质进行了研究。考察了不同复合比例的Fe3O4/FeWO4样品异相芬顿催化降解MB和光催化还原Cr(VI)的性能。结果表明,当Fe3O4与FeWO4的质量比为2:10时制备的Fe3O4/FeWO4具有最佳催化性能。根据Mott-Schottky曲线,结合其带隙测定结果,获得了 Fe3O4和FeWO4的导带和价带的位置,并提出了 Fe3O4/FeWO4异质结的催化机理。通过VSM测试可知,该复合材料的饱和磁化强度达到10.5 emu/g;在外加磁场的作用下可以快速地从溶液中分离回收,这便于其重复使用和实现工业化应用。