论文部分内容阅读
生物污损是海洋工程材料在服役过程中面临的重要问题之一,因此,开发高效、环保的新型防污材料具有重要意义。本文以具有良好可见光催化活性和环境友好特性的钒酸盐半导体材料为基础材料,通过多种方法构建了基于钒酸银和钒酸铋的系列复合材料,并实现了对复合材料的控制合成,结合光催化技术实现了对海洋污损微生物、病原微生物的高效、快速杀灭,阐释了复合材料的结构对光催化杀菌性能的影响机制,研究了复合材料的光催化杀菌过程和作用机制,为海洋防污新材料的开发和设计提供了理论依据。具体研究内容如下:(1)通过水热法制备了具有良好可见光吸收性能和较大比表面积的Ag2V4O11一维纳米线,并采用贵金属掺杂的方法构建了负载纳米Ag的Ag/AgVO3复合材料,纳米Ag的负载有效提高了AgVO3可见光催化性能和稳定性。Ag2V4O11和Ag/AgVO3在30 min内均实现对模式菌的快速杀灭,并展现了良好的稳定性和重复利用性。根据自由基捕获实验提出了光催化杀菌机理。(2)通过半导体复合的方法,基于溶度积不同和沉淀转化原理构建了AgVO3/Ag3PO4复合材料。复合材料由Ag3PO4纳米颗粒在AgVO3纳米带表面原位生长而形成异质结接结构,有效提高了复合材料的光催化性能和稳定性,15min内可实现对模式菌快速杀灭。根据自由基捕获实验提出了光催化杀菌机理。(3)通过半导体复合和贵金属掺杂相结合的方法,利用离子交换-原位生长-还原法构建了Ag@AgVO3/BiVO4三元复合材料。复合材料是由BiVO4在AgVO3纳米带表面原位生长而形成的异质结结构和由聚乙烯吡咯烷酮(PVP)还原到复合材料表面的纳米Ag组成,不仅实现了对Ag的回收利用,还使复合材料具有p-n异质结结构和表面等离子体共振效应,有效提高了复合材料的可见光催化性能和稳定性,15 min内可实现对模式菌的快速杀灭。根据自由基捕获实验提出了光催化杀菌机理。(4)通过半导体复合的方法,利用一步水热法构建了Bi2WO6/BiVO4复合材料,研究了复合材料的生长机理和光催化性能与结构的关系,复合材料在30min内可实现对典型海洋污损微生物铜绿假单胞杆菌的快速杀灭,在海洋防污中具有良好的应用前景。根据自由基捕获实验提出了光催化杀菌机理。