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《北京化工大学》 2017年
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改性纳米氧化锌材料的冻干法制备及光催化性能研究

游杨光  
【摘要】:治理工业染料废水污染物的必要性越来越受到重视,对难降解染料的深度降解是研究的难题与热点。近年来,多相光催化技术应用于降解染料废水,因其强氧化性与广谱性,受到普遍关注。本论文采用聚合物辅助冻干法制备纳米氧化锌光催化剂,并对氧化锌进行离子掺杂改性,以偶氮类的甲基橙和蒽醌类的活性艳蓝KN-R为模拟染料污染物,对光催化剂的性能进行实验研究与降解机理探讨。首先论文考察了染料初始浓度、光催化剂的质量浓度、pH和光源因素对于光催化剂纳米氧化锌光催化降解甲基橙过程的影响,确定了单因素实验降解的最佳条件分别为甲基橙的初始浓度为10 mg·L~(-1),加入纳米氧化锌的质量浓度为400 mg·L~(-1),弱酸或强碱性条件,并给予365 nm主波长的紫外光照。然后以Box-Behnken试验设计方法建立了甲基橙的降解率与染料浓度、纳米氧化锌质量浓度、pH的二次多项式响应曲面预测模型,该模型能预测95%的响应值,且方差结果显示染料初始浓度和纳米光催化剂质量浓度的交互作用对降解效果最为显著。随后,分别对纳米氧化锌掺杂铝、铁、钴、铈、镧离子五种金属离子,其中,制备得到的铝掺杂纳米氧化锌表现出较氧化锌优异的活性,对10 mg·L~(-1)的甲基橙以及60 mg·L~(-1)的活性艳蓝,均能在1小时内达97%的降解率,远远高于纳米氧化锌2小时约6Fig.5%的降解率。并且XRD分析表明,铝离子掺杂使得粒径变小;8%掺杂质量分数的样品SEM照片显示其改变了纳米氧化锌的表面形貌。最后,以Langmuir-Hinshelwood为动力学模型,对比了纳米氧化锌和铝掺杂纳米氧化锌两种光催化剂对甲基橙光催化反应的动力学方程。采用液相色谱对甲基橙及活性艳蓝KN-R的不同降解时间的样品进行分析。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O643.36;TQ132.41

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