層狀化合物陣列材料的合成及其在水處理中的應(yīng)用.pdf

1、水污染日益嚴(yán)重，水污染防治及海水淡化越來越多地引起了人們的關(guān)注，基于此本論文主要研究光催化及電吸附方法在水處理方面的應(yīng)用。采用溶膠-凝膠及水熱法制備了摻雜NiO的鈦酸鹽-二氧化鈦納米陣列式復(fù)合結(jié)構(gòu)光催化劑。對催化劑進(jìn)行表征分析，并且通過對染料羅丹明B的光降解來評價(jià)催化劑的活性。結(jié)果表明通過合成條件的控制，在泡沫鎳基底上分別成功生長出具有管狀、片狀結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽-二氧化鈦納米陣列，在模擬日光照射下，這些復(fù)合結(jié)構(gòu)化光催化劑對羅丹明B的降解效率

2、在99％以上，并且在光催化反應(yīng)前后保持形貌結(jié)構(gòu)不變。更為重要的是，這些結(jié)構(gòu)化催化劑易于回收再利用，克服了傳統(tǒng)納米光催化劑顆粒容易團(tuán)聚、穩(wěn)定性差、易于流失、難以回收和再生的困難。對這些p-n型復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑的催化原理進(jìn)行了初步探討。其光催化劑性能的明顯提高可能與幾個(gè)方面的協(xié)同作用有關(guān):鈦酸鈉具有獨(dú)特的層板帶電荷的層狀結(jié)構(gòu)，對正電染料分子產(chǎn)生獨(dú)特吸附效果，以及p-型半導(dǎo)體NiO的摻雜提高了光生載流子的分離。同時(shí)，納米陣列式結(jié)構(gòu)具有大的比

3、表面積，開放式空間結(jié)構(gòu)，增大了活性位點(diǎn)的數(shù)量。
　　 電極材料直接關(guān)系到電吸附除鹽效果的優(yōu)劣，科研人員越來越多地致力于研發(fā)性能較高的電極材料。通過高錳酸鉀在泡沫鎳上的原位還原法，將層狀化合物負(fù)載于導(dǎo)電基底上，合成出具有片狀結(jié)構(gòu)的δ-MnO2/Ni陣列式復(fù)合材料。改變水熱反應(yīng)的溫度、時(shí)間以及高錳酸鉀的用量能夠?qū){米片陣列的尺寸、孔結(jié)構(gòu)和電容值進(jìn)行調(diào)控，并篩選出最優(yōu)化的合成條件。在MnO2負(fù)載量為5 mg/cm2，電流密度分別為2

4、mA/cm2、5 mA/cm2時(shí)，電容值分別是217 F/g和143 F/g。將其用作電吸附電極材料，處理鹽溶液中的微量鈉離子，NaCl的電吸附量為5.43 mg/g，物理吸附率為6.7％，電吸附率為8.8％，脫附率為74％。
　　 碳材料是電吸附技術(shù)中常見的電極材料，通過溶膠-凝膠及水熱法制備了層狀化合物修飾的碳材料復(fù)合電極，將鈦酸鹽、二氧化錳等層狀化合物分別負(fù)載于不同的碳材料基底上（包括活性炭及活性碳纖維），并對其形貌、結(jié)構(gòu)