發(fā)布時(shí)間：2020-05-28 13:13

【摘要】：近年來,隨著大氣環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)作為僅次于NO_x與SO_x的第三大氣體污染物,受到世界各地的廣泛關(guān)注。同時(shí)由于VOCs的毒害作用,其對(duì)人類以及生態(tài)環(huán)境均存在嚴(yán)重的威脅。因此針對(duì)VOCs的污染現(xiàn)狀,各種控制技術(shù)也成為研究熱點(diǎn)。相較于傳統(tǒng)的VOCs控制技術(shù),光催化氧化技術(shù)作為最有前景的綠色凈化技術(shù)之一受到全世界的廣泛研究。在傳統(tǒng)光催化劑中,TiO_2作為應(yīng)用最多、研究最廣泛的光催化劑之一,有著廉價(jià)、無毒、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也存在著帶隙能較大(約為3.2 eV)、光生復(fù)合速率快、催化效率低等缺點(diǎn)。由于TiO_2帶隙能較大,致使其只能利用約占整個(gè)太陽光譜4%左右的紫外光,對(duì)太陽能利用率低。因此,研究一種穩(wěn)定的、活性較高的具有良好可見光響應(yīng)的光催化劑是解決上述限制條件的關(guān)鍵點(diǎn)。本工作致力于開發(fā)新型的可見光誘導(dǎo)的光催化劑用于VOCs的凈化,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用簡(jiǎn)單的溶劑法,將ZIF-67與多巴胺作為前驅(qū)體,利用多巴胺的自聚合作用成功合成了具有中空多孔結(jié)構(gòu)的Co/N共摻雜的碳框架納米粒子(Co/N-C)。通過運(yùn)用一系列表征手段對(duì)催化材料進(jìn)行分析測(cè)試可知:合成的Co/N-C催化劑完整的保留了ZIF-67的菱形十二面體形狀,具有粒徑均勻、中空多孔的特點(diǎn);該催化劑成功運(yùn)用一步法摻雜了Co、N兩種元素,它們與C元素形成了Co-N-C活性位點(diǎn);催化劑Co/N-C具有高的特異性比表面積,豐富的孔道結(jié)構(gòu),有利于其暴露更多的吸附及反應(yīng)活性位點(diǎn)并吸附更多的目標(biāo)污染物;催化劑的光吸收能力得到了很大的提高,并且由于禁帶寬度較小,使其能夠良好利用可見光。(2)將甲苯作為光催化降解的目標(biāo)污染物,利用原位紅外技術(shù)研究了催化劑Co/N-C在可見光下催化降解甲苯的活性及機(jī)理,結(jié)果表明:催化劑Co/N-C具有較高的吸附能力,能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到甲苯的吸附平衡;在可見光照射下,Co/N-C具有最高的光催化降解效率,即在反應(yīng)6 h后,達(dá)到了78.9%甲苯的轉(zhuǎn)化率;在光催化過程中,催化劑界面會(huì)經(jīng)過一系列物種變化,并產(chǎn)生不同的活性氧物種,如:·OH、·OOH、·O_2~-,這些活性基團(tuán)能夠參與光催化反應(yīng),使甲苯逐漸轉(zhuǎn)化為苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸,最后礦化為相對(duì)無害的CO_2和H_2O。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X701

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1 王茹;;論TiO_2光催化氧化技術(shù)在水處理中的研究進(jìn)展[J];化工管理;2017年27期

2 劉s，

本文編號(hào)：2685288