焙燒型鋅鋁水滑石雜化材料的制備與光催化性能研究.pdf

1、本文在綜述水滑石(layered double hydroxides，LDHs)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成方法及其應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，采用兩種方法對鋅鋁水滑石進(jìn)行改性，并對雜化材料進(jìn)行了表征和分析。以降解染料亞甲基藍(lán)(MB)為例，探討了影響焙燒型鋅鋁水滑石雜化材料光催化性能的因素，并對其穩(wěn)定性和降解機(jī)理進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下:
　　(1)采用共沉淀法，將水滑石與鉍系化合物復(fù)合，在一定溫度下煅燒得到雜化材料(Bi2O3-ZnAl calci

2、ned layered double hydroxide，Bi2O3-ZnAl/CLDH)。通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、能量色散X射線熒光(EDX)以及固體紫外(UV-Vis)等檢測手段對催化劑進(jìn)行表征，分析結(jié)果表明焙燒后的雜化材料，生成分散均勻的復(fù)合氧化物。實(shí)驗(yàn)考察了Al/Bi摩爾比、煅燒溫度等合成條件對催化劑性能的影響;使用氙燈模擬太陽光，通過亞甲基藍(lán)(MB)溶液的降解情況來考察樣品的催化性能。

3、實(shí)驗(yàn)探討了催化劑量、pH值等對光催化性能的影響。結(jié)果表明:Al/Bi為2∶1，煅燒溫度為500℃的條件下，所合成的雜化材料催化活性最佳。在溶液pH值為7、催化劑量為0.5 g的降解條件下，MB光降解率可達(dá)92％。催化劑重復(fù)利用三次后，仍有較好的催化活性，降解率達(dá)到85％。雜化材料對MB的光降解動力學(xué)數(shù)據(jù)符合表觀一級動力學(xué)特征。機(jī)理表明復(fù)合氧化物可以提高系統(tǒng)的電荷分離效果，拓寬對可見光波段的利用范圍，提高光催化效率。
　　(2)以改

4、性后的碳納米管為載體，將水滑石中摻雜鐵元素，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下煅燒得到雜化材料（ZnAl/CLDH-CNTs摻雜鐵元素）。本文對催化劑的表面結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其組成進(jìn)行了XRD、TEM以及UV-Vis表征。分析結(jié)果表明，焙燒型鋅鋁水滑石均勻負(fù)載在碳納米管上，由固體紫外檢測可知ZnAl/CLDH-CNTs摻雜鐵元素在可見光下有吸收。實(shí)驗(yàn)考察了合成時碳納米管、摻雜鐵元素含量對雜化材料光降解性能的影響。本文探討了不同種類的催化劑、pH值、催化劑量等條件對

5、光降解情況的影響，并推測了相應(yīng)的光催化機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在CNTs載體質(zhì)量為0.8 g，F(xiàn)e與Zn的比例為0.06的條件下，所合成的催化劑催化活性最佳。在pH為7，MB濃度為8 mg/L、催化劑量為0.4 g的催化條件下，MB的光降解率可達(dá)90％。雜化材料重復(fù)利用3次后，光降解率仍可達(dá)到82％。雜化材料對MB的光降解動力學(xué)數(shù)據(jù)符合表觀一級動力學(xué)特征。機(jī)理表明碳納米管和摻雜鐵元素抑制電子與空穴的復(fù)合，降低了催化劑的能隙，提高了雜化材料對