磁性纳米类Fenton催化剂的制备及其在光辅助下催化降解性能的研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fengyaoying
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本论文的主要工作是将具有优异磁学性能的纳米材料与具有优异类Fenton活性的纳米材料相结合用于催化降解有机污染物。二者的结合,既可以提高催化降解效率,又可以降低回收应用成本。此外,充分运用丰富的太阳能,将其引入到类Fenton氧化反应体系进一步提高了体系的降解效率。本论文开展了以下三个方面的工作。论文第二章选用CoFe2O4纳米粒子修饰g-C3N4纳米片表面,合成了含有不同CoFe2O4质量分数的CoFe2O4/g-C3N4负载型磁性纳米类Fenton催化剂。利用CoFe2O4/g-C3N4在可见光和PMS同时存在下(光促类Fenton)降解污染物,发现CoFe2O4/g-C3N4光促类Fenton催化活性较单独CoFe2O4或g-C3N4均有明显提高,其中含CoFe2O4质量分数为3%的CN-CoFe2O4-3显示出最优的催化活性。降解效率的提高与类Fenton氧化和光催化过程之间的协同效应密切相关,并据此为CoFe2O4/g-C3N4的光促类Fenton催化过程提出了可能的反应机理。最后,通过改变实验条件以及循环实验验证了该复合催化剂在光促类Fenton催化反应中具有广泛的适用性以及较好的稳定性。论文第三章以磁性CoNi纳米合金包覆于氮掺杂的碳纳米管(CoNi@NCNT)为催化剂催化降解RhB。磁性核-壳纳米结构不仅可以使材料易于回收,还可以保护金属纳米粒子免受腐蚀和浸出。首先将Co2+、Ni2+功能化的g-C3N4在N2气氛中碳化,随后利用0.5 mol/L硫酸酸洗获得CoNi@NCNT。讨论了该包覆型磁性类Fenton催化剂在光辅助下活化PMS降解RhB。通过捕获剂实验,指出CoNi@NCNT在模拟太阳光下活化PMS的可能反应机理。最后,通过改变实验条件以及循环实验验证了该催化剂在光助类Fenton催化反应中具有广泛的适用性以及较好的稳定性。论文第四章将磁性CoNi纳米合金包覆于氮掺杂的石墨烯纳米球(CoNi@NG),并将其用于催化降解RhB。CoNi@NG不仅具有优异的PMS活化性能,同时具有良好的染料吸附性能。利用g-C3N4与CoNi@NG二者之间的π-π相互作用得到两者的复合物。发现复合物的光促类Fenton催化降解效率较单独的CoNi@NG或g-C3N4均有明显提高。通过文献调研以及实验结果,推测出了可行的反应机理。最后,通过改变实验条件以及循环实验验证了该复合催化剂在光助类Fenton催化反应中具有广泛的适用性以及较好的稳定性。本论文以构筑高效磁性纳米类Fenton催化剂为目标,通过调控材料的形貌结构,合成并研究了三种新型磁性纳米类Fenton催化剂用于PMS活化降解有机污染物。这些催化剂兼具高活性、易回收等优点,具有极好的应用前景。
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