CQDs和CQDs/TiO2的制备及其在微波场中光催化性能研究

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nathan_zk
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碳量子点(CQDs)具有低毒性、良好的发光稳定性,以及更为关键的低成本优势,在催化、生物成像和荧光传感领域已受到广泛的关注。本论文以葡萄糖作为碳源原料,采用微波排水法,改变排水时间快速可控的合成了超细碳量子点。并在此基础上,利用水热法将所制备的CQDs与Ti O2结合,制备出具有高光催化活性的CQDs/Ti O2复合物。通过微波排水法简便、快速、可控的制得超细碳量子点,并通过UV、FT-IR、XRD、XPS、TEM及PL等分析手段对所制备的样品进行表征。采用光催化降解Rh B的方法考察了在催化剂制备过程中排水时间对CQDs结构和性能的影响,明确了微波排水法的最优制备条件:微波功率为150 W,反应温度为150℃,反应时间为9 min(排水时间2 min),在此条件下制备的CQDs在微波无极灯体系(MEDL)辐照下,10 min对Rh B的降解率为85.79%。此外,将碳量子点与活性污泥共同培养,考察CQDs对生物活性的影响。研究发现,碳量子点可以作为碳源被微生物吸收并利用,这证明了该催化剂具有优良的生物相容性。为了进一步提高碳量子点的光催化效率和拓展二氧化钛对不同波长光的利用率,采用水热法将上述制备的CQDs与Ti O2复合,开发了CQDs/Ti O2复合型光催化剂。将得到的CQDs/Ti O2复合物进行一系列的表征,并测试了其在MEDL下光催化降解Rh B的效果。考察了在合成过程中CQDs与Ti O2的复合比例、水热温度、水热时间对CQDs/Ti O2复合物的结构和性能的影响。实验结果表明,当CQDs:Ti O2=1:4,水热温度为180℃、水热时间为7 h时,所制备的CQDs/Ti O2复合物具有最高的光催化活性,5 min内对Rh B的降解率高达90.1%。此外,还采用活性物种捕获实验的方法,对CQDs/Ti O2复合物降解Rh B的光催化机理进行了初步探讨。
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