基于抗生素廢水降解的微-納米復(fù)合光催化材料的制備及降解機(jī)理研究.pdf

1、半導(dǎo)體材料以其獨(dú)特的光、磁、電等特性，在化工、環(huán)境、醫(yī)藥、電子等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，成為了目前最熱門的研究材料之一。在眾多半導(dǎo)體材料當(dāng)中，TiO2、CdS、CdSe、CoFe2O4、ZnFe2O4等作為最常用的光催化劑，在光催化降解處理有機(jī)污染物殘留廢水方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢。但普通光催化材料二次利用率低、光催化活性不高、無選擇性等問題嚴(yán)重制約了其發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用空間，為了克服上述問題，磁性材料與光催化材料的結(jié)合，印跡技術(shù)與光催化技術(shù)的結(jié)合成

2、為了必然。
　　綜上所述，本文主要利用負(fù)載、復(fù)合、摻雜及表面改性等諸多手段對(duì)不同半導(dǎo)體材料進(jìn)行修飾來制備具有光催化性能高及穩(wěn)定性好的復(fù)合光催化劑，將其應(yīng)用于環(huán)境中抗生素殘留有機(jī)污染物的光催化降解，實(shí)現(xiàn)環(huán)境中抗生素殘留有機(jī)污染物高效去除。
　　本工作主要包含以下三個(gè)方面的內(nèi)容:
　　1.二氧化鈦基復(fù)合光催化劑的設(shè)計(jì)及光解性能研究
　　(1)采用溶膠-凝膠法、水熱法和浸漬法成功地制備了殼聚糖-雜多酸/TiO2納米復(fù)合

3、光催化劑。通過一系列的表征可以得出，雜多酸在與殼聚糖形成導(dǎo)電聚合物時(shí)，并沒有破壞其keggin結(jié)構(gòu)，同時(shí)殼聚糖的主鏈結(jié)構(gòu)也得以完整保留。從活性測試中還可以看出，殼聚糖、雜多酸的用量、種類都是影響光催化活性的因素。其中，PMA-CS/TiO2是本實(shí)驗(yàn)中光催化活性最好的樣品，以其來光催化降解鹽酸四環(huán)素的降解率可以達(dá)到83％。從雜多酸的酸性中可知磷鎢酸的酸性最好，但本實(shí)驗(yàn)中復(fù)合光催化劑的酸性不是影響光催化活性的關(guān)鍵因素。
　　(2)以O(shè)

4、PD和MPD為導(dǎo)電聚合物，合成了單體不同比例的Fe3+@POPD-PMPD/TiO2/HNTs復(fù)合光催化劑。通過電感耦合離子體發(fā)射光譜，分析了所制備復(fù)合光催化劑的離子負(fù)載及離子的流失情況。光催化降解實(shí)驗(yàn)表明，在pH為3的條件下，OPD和MPD比為4∶1或5∶1，F(xiàn)e3+濃度為0.01 g時(shí)合成的Fe3+@POPD-PMPD/TiO2/HNTs復(fù)合光催化劑的光催化活性最好，以其來光催化降解40 mg L-1的四環(huán)素的降解率可以達(dá)到75.9

5、6％。
　　2.鎘基高效光催化劑的合成及光催化活性研究
　　(1)在堿性條件下，利用水熱法成功制備了金屬離子摻雜CdSe量子點(diǎn)光催化劑。Co離子摻雜CdSe量子點(diǎn)光催化劑在可見光照射下對(duì)鹽酸四環(huán)素表現(xiàn)出優(yōu)越的光催化活性。并且在陽離子表面活性劑存在條件下，Co離子摻雜CdSe量子點(diǎn)光催化劑的光降解效率更為突出，光降解率達(dá)到85.47％。此外，經(jīng)過多次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，Co離子摻雜CdSe量子點(diǎn)光催化劑效率幾乎保持不變，證明其具有很好的

6、穩(wěn)定性。
　　(2)通過化學(xué)沉積法成功地制備新型CdS/MFACs復(fù)合光催化劑并對(duì)其進(jìn)行SEM、XRD、Raman、UV-vis DRS、VSM、TG等表征分析和光催化活性測試。結(jié)果表明，CdS納米粒子可較好的負(fù)載在MFACs的表面上，且新型CdS/MFACs復(fù)合光催化劑可以通過外部磁場快速分離，新型CdS/MFACs復(fù)合光催化劑在可見光照射下有較強(qiáng)的吸收性能和較高的光催化活性(76.3％)。此外，自由基考察實(shí)驗(yàn)表明，甲磺酸達(dá)諾沙

7、星的光降解和礦化主要與·O2-和光生空穴相關(guān)。
　　3.鐵酸鹽系復(fù)合光催化材料的構(gòu)筑及光催化行為研究
　　(1)通過溶劑熱法與溶膠-凝膠方法制備了ZnO/ZnFe2O4復(fù)合光催化劑，然后以此來光催化降解環(huán)丙沙星溶液。實(shí)驗(yàn)表明，ZnO/ZnFe2O4復(fù)合光催化劑具有很高的光催化活性，其光降解率可以達(dá)到70.86％。此外，通過考察不同外源陽離子、不同外源陰離子和不同pH值對(duì)ZnO/ZnFe2O4復(fù)合光催化劑的光催化活性的影響，我

8、們發(fā)現(xiàn)陽離子、陰離子和pH值對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有很大的影響，其中Mg2+有助于ZnO/ZnFe2O4復(fù)合光催化劑光催化活性的提高，光降解率可達(dá)93.34％;pH值為7時(shí)，ZnO/ZnFe2O4復(fù)合光催化劑的光降解效率達(dá)到最佳，降解率可以達(dá)到95.73％。
　　(2)以玉米芯碳化的碳材料(C)為載體，再在其上負(fù)載或包覆納米磁性材料鐵酸鈷CoFe2O4來制備CoFe2O4/C，再以CoFe2O4/C為基體材料，利用分子印跡技術(shù)制備出新型磁性導(dǎo)