【摘 要】
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近些年工业的快速发展所导致的环境污染问题已经引起了人们的高度关注。半导体光催化技术在水污染物处理领域有着广阔的发展前景。金属-有机框架（Metal-organic frameworks,MOFs）因其孔隙率高、比表面积大、孔尺寸可调节等特性成为了光催化研究的热点领域。本论文制备了几种MOFs基复合光催化剂,表征了催化剂的结构、形貌、组成以及光学性质,测试了其对水溶液中染料的降解性能,探讨了光催化机
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近些年工业的快速发展所导致的环境污染问题已经引起了人们的高度关注。半导体光催化技术在水污染物处理领域有着广阔的发展前景。金属-有机框架（Metal-organic frameworks,MOFs）因其孔隙率高、比表面积大、孔尺寸可调节等特性成为了光催化研究的热点领域。本论文制备了几种MOFs基复合光催化剂,表征了催化剂的结构、形貌、组成以及光学性质,测试了其对水溶液中染料的降解性能,探讨了光催化机理。主要内容如下:1、采用化学剥离法得到g-C3N4纳米片（HCN）,然后通过液相扩散法合成了具有全天候高性能的ZIF-8/HCN复合催化剂。在暗态下20%ZIF-8/HCN对亚甲基蓝（MB）存在较好的降解作用,超氧自由基（·O2-）作为主要的反应活性物种作用于MB的降解。在可见光照射下20%ZIF-8/HCN的催化性能明显高于暗态,其对MB的光降解速率为0.05941 min-1,分别是单独ZIF-8和HCN的2.25倍和12.8倍。自由基猝灭实验表明在可见光下是空穴（h+）和·O2-作为主要的反应活性物种共同作用于MB的降解。复合材料优异的光催化降解性能源于其较窄的带隙宽度、HCN与ZIF-8之间形成的异质结以及光生电子-空穴的快速分离。此外,该复合材料具有良好的循环稳定性和重复使用性。2、采用沉淀法制备CdS纳米粒子,然后通过室温搅拌法将CdS纳米粒子均匀地负载在MIL-53（Al）表面上形成新型CdS/MIL-53（Al）复合光催化剂。表征结果表明CdS纳米粒子的引入不仅没有对MIL-53（Al）的原有结构和形貌产生显著影响,而且解决了CdS纳米粒子易团聚问题,同时还能够将其光吸收范围由紫外区扩展至可见光区。光催化性能测试结果显示,在可见光下50%CdS/MIL-53（Al）对水溶液中甲基橙（MO）的降解速率为0.08086 min-1,是单独CdS的8倍。自由基猝灭实验表明h+和·O2-作为主要的反应活性物种共同作用于MO的降解。复合材料展现出优异的光催化降解性能源于CdS与MIL-53（Al）之间形成的异质结以及高的光生载流子分离效率。此外,还研究了50%CdS/MIL-53（Al）复合材料的循环稳定性,实验表明牺牲剂亚硫酸钠的引入可以有效抑制CdS的光腐蚀影响,从而进一步提高催化剂的稳定性。3、采用溶剂热法制备UiO-66,然后通过共沉淀法合成UiO-66/BiOI复合光催化材料。表征结果显示UiO-66的引入可以有效提高BiOI的电荷分离传输能力。实验结果表明20%UiO-66/BiOI在吸附和光催化的协同作用下去除MO。作为吸附剂时,复合物中的UiO-66对MO展现了较强的吸附能力,有助于光催化过程的进行。作为光催化剂时,20%UiO-66/BiOI对水中MO降解速率为0.04011min-1,是单独BiOI的1.91倍。自由基猝灭实验表明h+和·O2-作为主要的反应活性物种共同作用于MO的降解。复合材料的光催化活性源于BiOI与UiO-66之间形成的异质结以及高的光生载流子分离效率。
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