葫芦[8]脲/半导体光催化剂的制备以及对模拟印染废水的降解研究

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处理印染废水的化学方法有化学絮凝法、电化学法、高级氧化法等。其中最安全、无污染的方法当属光催化氧化法。光催化氧化法能应用于印染废水治理领域在于它能使染料分子的发色基团断链,使之变成无色的有机小分子,从而可以进一步矿化成二氧化碳和水。光催化氧化法大多采用的是无毒无害的半导体光催化剂。本课题用到了两种光催化剂氧化锌(ZnO)和氯氧化铋(BiOCl)与葫芦[8]脲CB[8]复合,探究其光催化效率,研究其光催化机理。具体工作如下:
  (1)制备了葫芦脲/氧化锌(CB[8]/ZnO)复合材料,通过粉末X射线衍射XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线光发射光谱(XPS)、热重(TG)和比表面积(BET)对复合材料的结构、形貌、表面元素和光学性能进行了表征。并用于光催化降解活性艳红X-3B和活性嫩黄X-RG。活性艳红X-3B浓度为500mg/L时,CB[8]/ZnO复合材料降解率达到95%以上,纯氧化锌的降解率仅40%。CB[8]/ZnO复合材料的速率常数是纯ZnO的6倍。提出了一种可能的光催化降解机理。Zn2+离子与CB[8]的羰基螯合在CB[8]/ZnO表面。在紫外-可见光照射下,将生成的ZnO空穴转移并捕获到CB[8]单元上,抑制电子和空穴的复合率,提高了系统的光催化性能。
  (2)制备了葫芦脲/氯氧化铋(CB[8]/BiOCl)复合材料。通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线发射光谱(XPS)和比表面积(BET)对复合材料的结构、形貌、表面元素和光学性能进行了表征。通过甲基橙(MO)和罗丹明B(RhB)染料在可见光照射下的降解效果来评价其光催化性能。CB[8]/BiOCl复合材料的光催化速率是纯BiOCl的3-4倍。其机理是染料分子大多吸附在CB[8]表面或者空腔内,在可见光照射下,染料敏化产生电子,将生成的电子转移到CB[8]/BiOCl复合材料上,提高了系统的光催化性能。
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