含鎂混合金屬氧化物類寬光譜催化劑的制備與應用.pdf

1、光催化劑利用清潔的太陽能源可以降解環(huán)境中許多難以降解的有機物，并已廣泛應用于環(huán)境污染物的治理工作。目前，光催化劑在使用過程中仍然面臨兩大難題：一是只能利用高光子能量的紫外線和可見光；二是回收利用困難。解決這兩大問題是進一步發(fā)展利用光催化劑的關鍵。本文利用共沉淀法合成層狀雙金屬氫氧化物（ LDH），并在900℃下煅燒得到ZnO-ZnAl2O4-Er2O3三元混合氧化物催化劑。Er3+的成功摻雜增強了光催化劑對紫外、可見和近紅外光的吸收，且

2、在近紅外光下該光催化劑對甲基橙的降解脫色效果良好。為了減少貴金屬鹽的使用量，并進一步提高光催化劑的光催化效果，在合成光催化劑前驅體時將 Mg2+作為主體二價離子，發(fā)現(xiàn)Mg2+不僅在單相LDH前驅體形成的過程中起著關鍵作用，也提高了催化劑光催化降解有機染料的能力。通過調(diào)節(jié)光催化劑前驅體中鎂元素的比例，探究了光催化劑中鎂元素的不同添加量對光催化劑光催化性能和光催化穩(wěn)定性的影響，并通過各種分析手段對文中所合成的光催化劑樣品的結構、形貌及其光學

3、性能進行了表征和分析。結果發(fā)現(xiàn)：在合成催化劑類水滑石前驅體時，當Mg2+/Zn2+的摩爾比例為1:4時前驅體可以形成單一的LDH結構，同時經(jīng)過焙燒得到的MZAE-1:4-900的光催化效果在不同比例的MZAE-LDO-900中最好。鎂鋅鋁鉺水滑石和鋅鋁鉺水滑石具有典型的類水滑石層狀結構，直徑約為100-300納米，呈不完全六邊形狀，煅燒不完全破壞水滑石結構，但使其產(chǎn)生一些多孔顆粒。不同的金屬氧化物，ZnO、Er2O3和ZnAl2O4是高

4、度結晶的且其顆粒大小在整體上是不均勻的，尺寸大約在幾十納米左右。光催化劑MZAE-1:4-900在有機染料的降解中表現(xiàn)出良好的可見-近紅外光催化性能。經(jīng)過循環(huán)使用發(fā)現(xiàn)，催化劑 MZAE-1:4-900還表現(xiàn)出較高的光穩(wěn)定性和活性，經(jīng)過四次的循環(huán)使用，其光催化活性僅損失了8％。為解決光催化劑回用困難的問題，利用光催化劑和纖維進行復合抄紙制備了具有光催化性能的光催化紙。為了進一步提高光催化紙的光催化性能，在制備二氧化鈦光催化紙時，添加了不同