微波辅助下生物质基光催化复合材料的制备及应用研究

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光催化技术因其具有有效处理水中的各种污染物的特性,应用前景广泛。论文以生物质材料为载体,通过微波辅助离子液体(MAIL)法成功制备两种生物质基光催化复合材料,并对其结构和性能进行研究。以纤维素、仲钼酸铵、硫脲为原料,离子液体为反应介质,采用MAIL法制备了纤维素/MoS2复合材料,研究离子液体类型对MoS2结构及形貌的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学阻抗(EIS)等手段对其结构性能进行表征。研究表明,以[BMIM]C1为反应介质时,制备的MoS2呈现出由二维纳米片堆叠的花状微球,在可见光下,复合材料对20 mg/L亚甲基蓝的降解率可达96.12%,在重复使用3次后对亚甲基蓝的可见光降解率仍可达86%。以制备的纤维素/MoS2作为光催化材料,在不同条件下考察其对Cr(Ⅵ)溶液的可见光还原能力。结果显示,添加少量柠檬酸作为空穴捕获剂对复合材料吸附和还原Cr(Ⅵ)都起到较大促进作用。当溶液pH=3,复合材料投加量为200 mg/L,复合材料对30 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液的还原率在180 min内可达96.19%,材料经3次循环利用后对Cr(Ⅵ)还原率保持在80%以上。以壳聚糖、钛酸丁酯为原料,离子液体[EMIM]Ac为反应介质,采用MAIL法制备了壳聚糖/Ti02复合材料,并对其结构性能进行表征。结果表明,当微波辐射温度180℃时,所制备的壳聚糖/Ti02复合材料光催化效果最佳,在可见光下对10 mg/L罗丹明B的降解率在90 min达到84.94%。为了进一步提高复合材料的可见光催化性能,在复合材料制备过程中添加自制MoS2得到壳聚糖/TiO2/MoS2三相复合材料。研究MoS2投加量对材料光催化效率的影响,当投加量为5%时,复合材料的光催化性能大大提高,对10 mg/L罗丹明B的去除率在90 min内从84.94%提升至97.91%,降解率从83.87%提升至97.9%。以壳聚糖基复合材料作为光催化材料,考察其对Cr(Ⅵ)溶液的可见光还原能力。结果表明,添加少量柠檬酸对还原Cr(Ⅵ)起到促进作用。随溶液初始pH和溶液初始浓度的增大,复合材料对Cr(Ⅵ)的去除率和还原率均呈下降趋势。当溶液pH=3,壳聚糖/Ti02/MoS2复合材料投加量为400 mg/L,处理初始浓度为15 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液时效果最佳,在150 min时去除率和还原率都能达到100%。壳聚糖/Ti02/MoS2复合材料经3次循环利用后,在180 min时对Cr(Ⅵ)还原率仍保持在90%以上。
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