【摘 要】
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光催化氧化技术是目前研究广泛的一种高级氧化技术,是一种有较好应用前景的水处理技术之一。目前研究存在的问题是,光催化效率较低。研究发现,水热炭化炭（HTCC）具有一定的光催化性能,但其存在光生载流子复合率高,禁带较宽等问题,因此,它的光催化效率较低。针对这一关键科学问题,研究以提高其光催化效率为目标,通过Fe元素对其改性。并以实际生物质（花生壳和秸秆）为原料,制备Fe改性的HTCC,用于水中典型抗生
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光催化氧化技术是目前研究广泛的一种高级氧化技术,是一种有较好应用前景的水处理技术之一。目前研究存在的问题是,光催化效率较低。研究发现,水热炭化炭（HTCC）具有一定的光催化性能,但其存在光生载流子复合率高,禁带较宽等问题,因此,它的光催化效率较低。针对这一关键科学问题,研究以提高其光催化效率为目标,通过Fe元素对其改性。并以实际生物质（花生壳和秸秆）为原料,制备Fe改性的HTCC,用于水中典型抗生素的光催化降解。具体研究如下:（1）以葡萄糖为原料,通过简单的水热法制备了 HTCC,并在水热反应前驱物中加入氯化铁对其进行改性,制备了铁改性水热炭化炭（Fe-HTCC）。并对所制备催化剂的理化性质进行了系统地表征。研究结果表明,Fe改性使得HTCC的禁带宽度从1.80 eV缩小到1.53 eV,其光生电荷的分离效率也有所提高。光催化性能实验结果表明:与HTCC相比,Fe-HTCC对SMX的去除率明显提高（反应300分钟,去除率从0提高到94.4%）,说明,Fe改性可以提高HTCC的光催化降解污染物性能。禁带变窄和光生电荷分离效率的提高是光催化性能提高的主要原因。同时,前驱物中Fe的投加量显著影响Fe-HTCC的光催化性能,最佳投加量为Fe和葡萄糖的质量比为25%。自由基猝灭实验证明,·O2-是降解SMX过程中主要的活性物质。光催化稳定性测试表明,Fe-HTCC在光催化过程中具有良好的稳定性,五次循环之后对污染物的去除率为87.8%。（2）以废弃生物质（花生壳、秸秆）作为原料,通过简单的水热法制备了水热炭化花生壳（HTCPS）和水热炭化秸秆（HTCS）。并在水热反应前驱物中加入氯化铁对其进行改性,制备了铁改性水热炭化花生壳（Fe-HTCPS）和铁改性水热炭化秸秆（Fe-HTCS）。并对所制备催化剂的理化性质进行了系统地表征。研究结果表明,Fe改性使得HTCPS的禁带宽度从1.83 eV缩小到1.55 eV,HTCS的禁带宽度从1.66 eV缩小到1.41 eV,其光生电子-空穴的分离效率也有所提高。光催化性能实验结果表明:在可见光照射下未改性HTCPS和HTCS对SMX去除效果较差,360 min去除率分别为27.1%,50.8%;Fe-HTCPS和Fe-HTCS对SMX的去除率明显提高,360 min内分别达到83.3%,73.8%,说明,Fe改性可以提高HTCPS和HTCS的光催化降解污染物性能。光催化性能提高的主要原因归因于禁带变窄和光生电荷分离效率的提高。光催化稳定性测试表明,五次循环使用后Fe-HTCPS和Fe-HTCS的光催化活性略有下降,但对污染物仍有58.9%和54.5%的去除率。
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