【摘 要】
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随着社会经济水平的飞速发展,环境污染问题已成为当前人类社会所面临的严重问题。抗生素滥用导致环境通过富集作用最终对人类和生物体造成极大威胁,甚至出现耐药性超级细菌。然而传统污水处理技术效率低且对复杂大分子有机物作用微小,高级氧化技术被认为是一种强有力的水污染物降解技术,因其易产生高效且强氧化性的活性物种。Bi3.64Mo0.36O6.55是钼酸铋的一种特殊立方相晶体,由特殊的层状结构组成能够有效提高
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随着社会经济水平的飞速发展,环境污染问题已成为当前人类社会所面临的严重问题。抗生素滥用导致环境通过富集作用最终对人类和生物体造成极大威胁,甚至出现耐药性超级细菌。然而传统污水处理技术效率低且对复杂大分子有机物作用微小,高级氧化技术被认为是一种强有力的水污染物降解技术,因其易产生高效且强氧化性的活性物种。Bi3.64Mo0.36O6.55是钼酸铋的一种特殊立方相晶体,由特殊的层状结构组成能够有效提高光生电荷迁移。但对其在降解污染物方面的报道较少,主要是因为立方相钼酸铋的光吸收能力差和光生电子空穴对易复合。在本研究选用铜和铁元素作为类光芬顿反应中心,负载Bi3.64Mo0.36O6.55制备非均相类光芬顿复合催化剂,提高光生载流子分离效率,促进高效降解抗生素。本文主要研究内容如下:1.Bi3.64Mo0.36O6.55纳米粒子与Cu Bi2O4纳米棒制备Bi3.64Mo0.36O6.55/Cu Bi2O4复合材料,构成一种高效降解污染物的类光芬顿体系铜基复合催化剂。该复合材料能催化H2O2的分解,提高Cu+的生成效率,且对盐酸四环素的降解效率是单体Cu Bi2O4的3.5倍,在30分钟内效率高达82.7%。通过捕获实验和电子自旋共振证明在Bi3.64Mo0.36O6.55/Cu Bi2O4系统中主要自由基为·O-2和h+。最后探讨了不同p H值、H2O2用量、催化剂用量和不同污染物浓度对该类光芬顿体系降解过程的影响。此外,该体系对其他有机污染物如罗丹明B、甲基橙和亚甲基蓝也有较高的光降解活性。本研究为构建有效光降解污染物的铜基非均相类光芬顿体系提供了一种新的方法。2.通过强碱性溶剂热和高温煅烧制备薄片形貌的磁性材料Ba Fe12O19用于负载纳米粒子Bi3.64Mo0.36O6.55,成功制备出Ba Fe12O19/Bi3.64Mo0.36O6.55复合材料,构建可磁回收类光芬顿降解抗生素。Ba Fe12O19/Bi3.64Mo0.36O6.55复合催化剂不仅活化H2O2生成强氧化性自由基团,而且Bi3.64Mo0.36O6.55能促进光生电子有效转移,提高Fe3+/Fe2+循环效果,有效提升类光芬顿降解效率。Ba Fe12O19/Bi3.64Mo0.36O6.55-0.25的降解效率是单体Bi3.64Mo0.36O6.55的4.2倍,在60分钟内对盐酸四环素(TCH)的降解效率为84.5%。通过引入Ba Fe12O19不仅可为复合材料提供磁性,还可对其在光催化活性反应后通过外部磁场进行分离回收,为构建磁性降解抗生素的铁基非均相类光芬顿体系提供新的研究思路。3.通过简单水热方法制备Fe-MOFs-MIL-88A,并通过聚乙烯吡咯烷酮负载Bi3.64Mo0.36O6.55纳米粒子,构建铁基MOFs类光芬顿降解污染物体系。在Bi3.64Mo0.36O6.55/MIL-88A复合材料中,MOFs不仅具有大孔径高吸附且特殊的层状结构Bi3.64Mo0.36O6.55能有效促进光生电荷转移,加快Fe3+/Fe2+的循环效果。能带结构,自由基捕获实验和电子自旋共振(ESR)技术分析表明Bi3.64Mo0.36O6.55的导带(CB)中的电子可以转移到MIL-88A中,使MIL-88A有更多的光生电子可以促进Fe3+/Fe2+转化,增强材料的氧化还原能力,加速体系降解污染物。
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