發(fā)布時間：2020-05-28 13:13

【摘要】：近年來,隨著大氣環(huán)境問題的日益嚴峻,揮發(fā)性有機污染物(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注。同時由于VOCs的毒害作用,其對人類以及生態(tài)環(huán)境均存在嚴重的威脅。因此針對VOCs的污染現(xiàn)狀,各種控制技術(shù)也成為研究熱點。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作為應用最多、研究最廣泛的光催化劑之一,有著廉價、無毒、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,但同時也存在著帶隙能較大(約為3.2 eV)、光生復合速率快、催化效率低等缺點。由于TiO_2帶隙能較大,致使其只能利用約占整個太陽光譜4%左右的紫外光,對太陽能利用率低。因此,研究一種穩(wěn)定的、活性較高的具有良好可見光響應的光催化劑是解決上述限制條件的關鍵點。本工作致力于開發(fā)新型的可見光誘導的光催化劑用于VOCs的凈化,主要研究內(nèi)容如下:(1)采用簡單的溶劑法,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)。通過運用一系列表征手段對催化材料進行分析測試可知: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;該催化劑成功運用一步法摻雜了Co、N兩種元素,它們與C元素形成了Co-N-C活性位點;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活性位點并吸附更多的目標污染物;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,能夠在短時間內(nèi)達到甲苯的吸附平衡;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6 h后,達到了78.9%甲苯的轉(zhuǎn)化率;在光催化過程中,催化劑界面會經(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~-,這些活性基團能夠參與光催化反應,使甲苯逐漸轉(zhuǎn)化為苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸,最后礦化為相對無害的CO_2和H_2O。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：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展[J];化工管理;2017年27期

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本文編號：2685288