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【6h】

Cu2O--Cu/Ni和Ag--Cu/Cu2O/Ni催化剂的制备、表征及对染料的催化性能研究

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摘要

1绪论

1.1环境现状

1.2染料废水处理技术现状

1.2.1物理处理法

1.2.2生物处理法

1.2.3化学氧化法

1.3光催化氧化法

1.3.1光催化简介

1.3.2光催化原理

1.3.3光催化剂改性方法

1.3.4影响光催化反应的因素

1.4纳米材料的应用

1.5热氧化法制备纳米材料

1.6本课题选题依据及主要内容

1.6.1选题依据

1.6.2本课题主要研究内容

2 Cu2O-Cu/Ni催化剂的制备、表征及对染料降解性能研究

2.1实验部分

2.1.1主要试剂

2.1.2实验仪器

2.2 Cu2O-Cu/Ni制备、表征及对染料降解实验

2.2.3 Cu2O-Cu/Ni对AO7光催化降解实验

2.3.1 Cu2O-Cu/Ni催化剂的晶相组成和元素价态分析

2.3.2形貌分析

2.3.3铜负载量对纳米线生长的影响

2.3.4煅烧温度对纳米线生长影响

2.3.5 HNO3预处理浓度对纳米线生长影响

2.3.6 Cu2O-Cu/Ni对AO7光催化降解性能分析

2.3.7 Cu2O-Cu/Ni对AO7降解动力学研究

2.3.8 Cu2O-Cu/Ni对AO7降解机理研究

2.4本章小结

3 Ag-Cu/Cu2O/Ni的制备、表征及对染料降解机理研究

3.1实验部分

3.1.1主要试剂

3.1.2主要仪器

3.2.4 Ag-Cu/Cu2O/Ni降解AO7动力学实验

3.2.5活性物种捕获实验

3.2.6循环降解实验

3.2.7 pH和温度影响

3.3结果与讨论

3.3.2 Ag-Cu/Cu2O/Ni表面元素价态分析

3.3.3 Ag-Cu/Cu2O/Ni形貌分析

3.3.4固体紫外漫反射(UV-vis DRS)分析

3.3.5发光光致光谱(PL谱)分析

3.3.6 Ag-Cu/Cu2O/Ni对AO7光催化降解性能测试

3.3.7 Ag-Cu/Cu2O/Ni降解AO7动力学实验

3.3.8活性物种捕获实验

3.3.9催化机理探究

3.3.10稳定性测试

3.3.11反应后的催化剂XPS分析

3.3.13均相温度对Ag-Cu/Cu2O/Ni降解AO7影响

3.3.14醇水比对Ag-Cu/Cu2O/Ni降解AO7影响

3.3.15 pH对Ag-Cu/Cu2O/Ni降解AO7影响

3.3.16反应温度对Ag-Cu/Cu2O/Ni降解AO7影响

3.4本章小结

4 结论及创新点

4.1本文结论

4.2本文创新点

致谢

参考文献

附录

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摘要

有机染料废水色度深,毒性大,成分复杂且难降解,对人类居住的环境和健康构成了重大威胁。 本文采用水热法和热氧化法合成了Cu2O-Cu/Ni、Ag-Cu/Cu2O/Ni复合催化剂并用于染料降解。通过用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、固体紫外漫反射(UV-vis DRS)、发光光致光谱仪(PL谱)以及液体紫外分光光度计(UV-vis spectrophotometer)对Cu2O-Cu/Ni和Ag-Cu/Cu2O/Ni催化剂的晶相、表面元素价态、形貌、光响应能力、光生电子和空穴的复合情况以及染料降解效果进行了分析。 通过改变镍网表面镀铜量、煅烧温度以及硝酸预处理浓度,优化出Cu2O纳米线适宜生长条件。结果表明:当前驱体乙酸铜用量1.437 g,煅烧温度为350℃,硝酸预处理浓度为5%时,有大量Cu2O纳米线均匀生长在催化剂表面。通过优化Ag-Cu/Cu2O/Ni催化剂制备条件(AgNO3加入量,水热还原温度以及乙二醇与水的比)得出:当AgNO3加入量为0.06 g、水热还原温度为160℃、乙二醇与水的比为50∶20时,合成的催化剂对酸性橙(AO7)降解效果最好,达88.6%。通过优化反应pH和温度得出:当反应pH为3-5之间,反应温度在40℃时,对AO7的降解效果最佳,达94.3%。 本文也探究了Ag-Cu/Cu2O/Ni催化剂在黑暗和光照条件下对AO7的降解机理。黑暗条件下,金属Cu和Ag之间的微电解对染料降解起主导作用。Cu和Ag之间有电势差,可组成原电池,Cu电势较低,易失电子,并自发转移到电势较高的Ag上,电子富集在Ag上快速被溶解氧捕获,形成超氧自由基。超氧自由基有超强的氧化性,可将水中的有机污染物降解为水和二氧化碳。光照条件下,Cu2O可激发出光生电子和空穴,由于Cu2O/Cu界面存在schottky势垒,光生电子快速转移到Cu极。光生电子在Cu极的富集增加了Cu和Ag之间电势差,因此自发迁移到Ag极,这样便有效抑制了光生电子和空穴的复合,所以Ag-Cu/Cu2O/Ni催化剂对AO7的降解有很好的催化效果。另外,实验结果表明,三乙醇胺的加入能使催化效果明显降低,得出h+是主要的活性物种。

著录项

  • 作者

    邢翔;

  • 作者单位

    南京理工大学;

  • 授予单位 南京理工大学;
  • 学科 工业催化
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 曲虹霞;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    Cu2O; 催化剂; 制备; 表征; 染料;

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