论文部分内容阅读
近年来，生活污水和工业废水的过量排放已导致水质严重恶化，极度破坏生态环境。许多技术，如吸附、生物降解和光催化用于处理这些废水。其中，光催化技术作为一种高效、低能耗和无二次污染的处理技术，被认为是处理废水中难降解有机物的最有前途的方法。二氧化钛（TiO2）由于其低成本、无毒、高稳定性和易调节的带隙成为广泛用于光催化工艺的半导体。然而，较窄的可见光响应范围和较高的电子-空穴对复合率，使TiO2的光催化效率受到限制。磁性纳米洋葱碳（Magnetic Carbon Nano Onions,MCNOs）具有良好的电子传导特性、饱和磁化强度和紫外线吸收性能等特点，同时，激光因为具有高单色性，高强度及低射束发散性等优点而在光催化分解水等领域受到了广泛学者的关注，因此，在脉冲紫外激光的作用下，将MCNOs与TiO2结合做成薄膜可促进辐射时产生的电子-空穴对的分离，并且Ti-O-C键的存在减小了带隙，从而延长了吸收波长。最终，也实现了催化剂的回收再利用。因此，本文的研究内容和结果如下：
1.通过溶胶-凝胶法成功制备了可磁性回收的MCNOs/TiO2复合材料，采用XRD、FT-IR、SEM、XPS、N2吸附-脱附等测试手段，对制备的光催化剂的物相组成和微观形貌进行了表征，以罗丹明B（RhB）为目标污染物，评价光催化剂的降解效率。研究结果表明，MCNOs和TiO2之间依靠化学键（Ti-O-C）稳定的结合在一起，有利于光生载流子的传输。对RhB光催化降解实验发现，4%MCNOs/TiO2具有最佳的光催化性和稳定性，且溶液浓度为10mg/L时，最佳投加量为0.55g/L，光催化降解效率为98%。因而，MCNOs的高导电性和良好的紫外线吸收强度，对提高复合材料的光催化性能有很大的作用。
2.利用所制备的MCNOs/TiO2复合材料涂覆在石英表面做成薄膜，通过转相法制备固化剂-环氧树脂复合光催化剂乳液，并将研究不同光催化剂材料的添加量对固化后胶膜性能及其光降解性能的影响。通过胶膜断裂面扫描电镜（SEM）分析，水蒸气透过率测试，耐水性测试，附着强度测试，光催化协同紫外脉冲处理罗丹明b和处理VOC（挥发性有机化合物）测试等方法对所制备薄膜进行分析对比，探讨复合材料薄膜在实际中的应用。研究结果表明，5wt%MCNOs/TiO2复合薄膜在水蒸气透过率，耐水性测试，附着力测试中表现效果最好，7wt%MCNOs/TiO2复合薄膜协同脉冲紫外激光在处理罗丹明b光催化过程中，拥有较高的效率，其对于VOC的检测测试中，表现出良好的处理效果，其中，对于甲醛的去除率达到了89.33%，对于苯的去除率达到了92.24%。
1.通过溶胶-凝胶法成功制备了可磁性回收的MCNOs/TiO2复合材料，采用XRD、FT-IR、SEM、XPS、N2吸附-脱附等测试手段，对制备的光催化剂的物相组成和微观形貌进行了表征，以罗丹明B（RhB）为目标污染物，评价光催化剂的降解效率。研究结果表明，MCNOs和TiO2之间依靠化学键（Ti-O-C）稳定的结合在一起，有利于光生载流子的传输。对RhB光催化降解实验发现，4%MCNOs/TiO2具有最佳的光催化性和稳定性，且溶液浓度为10mg/L时，最佳投加量为0.55g/L，光催化降解效率为98%。因而，MCNOs的高导电性和良好的紫外线吸收强度，对提高复合材料的光催化性能有很大的作用。
2.利用所制备的MCNOs/TiO2复合材料涂覆在石英表面做成薄膜，通过转相法制备固化剂-环氧树脂复合光催化剂乳液，并将研究不同光催化剂材料的添加量对固化后胶膜性能及其光降解性能的影响。通过胶膜断裂面扫描电镜（SEM）分析，水蒸气透过率测试，耐水性测试，附着强度测试，光催化协同紫外脉冲处理罗丹明b和处理VOC（挥发性有机化合物）测试等方法对所制备薄膜进行分析对比，探讨复合材料薄膜在实际中的应用。研究结果表明，5wt%MCNOs/TiO2复合薄膜在水蒸气透过率，耐水性测试，附着力测试中表现效果最好，7wt%MCNOs/TiO2复合薄膜协同脉冲紫外激光在处理罗丹明b光催化过程中，拥有较高的效率，其对于VOC的检测测试中，表现出良好的处理效果，其中，对于甲醛的去除率达到了89.33%，对于苯的去除率达到了92.24%。