论文部分内容阅读
在光催化技术应用中，纳米CdS是一种重要的Ⅱ~Ⅵ族无机半导体材料，在室温下CdS禁带宽度为2.42eV，具有独特的光学、电学、磁学、力学以及催化等性能、制备生产成本较低，在众多领域都有着巨大的应用前景。但同时纳米CdS也存在着化学性质活泼，难以长期保存，回收困难等问题，利用有机介质作为其载体，对纳米CdS进行改性，可有效增强纳米CdS的稳定性。本论文以天然高分子材料壳聚糖(CS)为模板，采用原位合成法成功地制备了壳聚糖/CdS纳米复合膜，同时，为了提高光催化利用率，分别制备了过渡金属Cu2+、Mn2+和稀土元素La3+掺杂的壳聚糖/CdS纳米复合膜，采用X-射线衍射（XRD）、TEM、FTIR、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）等测试手段对复合膜进行结构和物性表征。以紫外光、太阳光为光源，甲基橙(MO)为目标降解物，研究壳聚糖/CdS纳米复合膜对于有机染料的光催化降解性能。讨论了光照条件、反应时间、催化剂投加量、染料初始浓度、反应pH值等因素对光催化氧化降解反应的影响，通过催化剂的回收再利用实验，验证了光催化剂活性的可持续性。分析推测了壳聚糖/CdS纳米复合膜掺杂改性前后的光催化降解机理。结果表明，在紫外光条件下，当光催化剂投加量为0.7g/L，甲基橙的浓度为15mg/L，pH为酸性时，甲基橙具有最佳的降解效果，降解率达到89%。通过对甲基橙光催化降解动力学的研究表明，甲基橙的降解呈一级动力学特征。通过离子掺杂改性，壳聚糖/CdS纳米复合膜的光谱吸收范围得到扩展，光催化降解效率提高。当离子掺杂量为0.2%时，壳聚糖/CdS纳米复合膜的光催化降解率达到最佳值。此时，紫外光条件下，Cu2+、Mn2+和La3+掺杂光催化剂的降解率分别达到90%、94%和95%。太阳光条件下，Cu2+、Mn2+和La3+掺杂光催化剂的降解率分别达到53%、73%和68%。