MOF-253修饰微反应器催化有机污染物降解

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近年来,水资源短缺和水污染的问题日益严峻,有机染料是工业废水中常见的污染物之一,对人类的身体健康影响严重。光催化技术具有绿色环保、清洁高效等特点,符合可持续发展的要求,在水污染处理领域也具有广阔的应用前景。金属有机框架材料(MOF)具有比表面积大、易功能化的特点,且部分MOFs具有半导体特性,近几年成为光催化领域的热点研究材料之一。微反应器具有大面积/体积比和微米尺度通道,能够实现连续高效的混合,在光催化应用中具有技术优势。本论文将MOF材料与微通道连续流技术结合,应用到光催化降解有机染料实验中。主要研究内容如下:(1)采用溶剂热法合成了铝基金属有机框架MOF-253,将光催化剂AgI负载到MOF-253上,合成了一系列的AgI/MOF-253复合材料,利用XRD、SEM、FTIR、UV-Vis DRS和低温氮气物理吸附等对其进行了表征。选取光催化降解有机染料罗丹明B(RhB)作为模型反应,研究了AgI/MOF-253做催化剂时,AgI的负载比例、H2O2浓度对可见光催化降解RhB反应性能的影响。结果表明,AgI的负载比例和H2O2浓度对催化剂的性能有重要影响,优化后的反应体系对RhB的降解率60 min内可达96%,重复使用4次,降解效率保持在95%以上。(2)设计加工了光催化降解微反应器,采用反应布晶法将MOF-253层层自组装到铝制的微反应器凹槽表面,用XRD、FTIR和SEM等表征方法对其进行表征,并进一步原位负载了AgI。研究AgI/MOF-253在LED光照下催化降解有机染料RhB的效率,探究H2O2浓度、停留时间等因素对光催化降解RhB反应的影响。结果表明,H2O2浓度在实验考察范围对光催化效果存在极大值,0.04 mol/L浓度的H2O2最佳;停留时间为20 s时,使用该微反应器能够使RhB的降解率达到95%以上;并且进行连续50 h光催化效率一直保持在90%以上。
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