多元硫化物基复合光催化剂的构筑及活性研究

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangShunsheng2000
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目前,随着工业化进程的不断推进,环境污染问题与资源匮乏问题已经开始显现出来。半导体光催化作为一种无污染、通过太阳光除去工业和医药废水污染物的有前景的绿色环保技术。研究探索可见光甚至近红外光宽光谱范围响应的半导体光催化剂是该领域所致力解决的热点。本论文主要对多元硫化物基复合光催化剂展开研究,以解决该领域所存在的两个重要问题:ZnIn2S4基复合光催化剂在可见光照射下如何找寻合适的活性位点与抑制光生载流子复合以期提高对Cr(VI)的还原率;如何有效拓宽Cu2In2ZnS5基复合光催化剂的光谱响应范围并且提高光生载流子的分离与转移效率。主要研究内容如下:(1)采用水热法,在pH=1,反应温度为140°C,成功制备了一组对可见光响应的三维类花状微球结构的ZnIn2S4/UiO-66(ZU)复合光催化剂。含有不同比例UiO66的ZU复合光催化剂样品,使用可见光照射来还原Cr(VI)和降解甲基橙(MO)且进一步对其光催化性能以及机理探索与分析。其中复合20%的UiO-66复合光催化剂,在光催化还原Cr(VI)的过程中表现出了最优异的的性能,并且对Cr(VI)的还原率达到了99%。(2)运用水热法,在180°C,pH为1的条件下,制备出一系列不同复合比例的ZnIn2S4/CQDs(ZC)复合物,在光催化还原Cr(VI)与降解MO以及罗丹明B(RhB)的实验过程中对其光催化性能进行了深入地探索,进一步根据各种表征方式来分析其光催化机制。ZC-1复合光催化剂在所制备的ZC样品中体现出最高的光催化活性,对Cr(VI)、MO与RhB的去除率分别为93%、96%与95%。(3)运用水热法,通过改变Cu2In2ZnS5和Gd2O2S:Tb的比例,在140°C时,合成一系列全光谱响应的CG复合光催化剂,探究其在紫外、可见甚至近红外光(UV-Vis-NIR)照射过程中对Cr(VI)的光催化还原活性,并且研究了其在氙灯照射下还原CO2的活性,进一步的分析与研究Gd2O2S:Tb在复合光催化剂中的比例对其光催化性能的影响。Cu2In2ZnS5和Gd2O2S:Tb质量比为1:0.01时,CG-1复合光催化剂在UV-Vis-NIR宽光谱范围下具有最高的光催化活性,光催化还原Cr(VI)的效率均可达到90%以上,还原CO2成CH4的产量为57.73μmh-1g-1
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