非均相催化氧化降解有機(jī)染料廢水銅系催化劑的合成及其性能研究.pdf

1、由于有機(jī)染料廢水對(duì)環(huán)境有很大影響，難以采用方便簡(jiǎn)單的處理方法進(jìn)行系統(tǒng)治理。因此有機(jī)染料廢水的處理成為了環(huán)保工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。在各種處理方法中，非均相催化氧化技術(shù)以其催化效率高、催化劑穩(wěn)定性好且易分離等優(yōu)點(diǎn)最為受到人們的青睞。本論文采用簡(jiǎn)單的水熱法或新穎的雙氧水處理老化法制備出了不同形貌的銅系催化劑(Cu2PO4OH、Cu5(PO4)2(OH)4、CuO)晶體。通過(guò)對(duì)反應(yīng)物配比、反應(yīng)溫度（或老化溫度）對(duì)合成產(chǎn)物影響的系統(tǒng)研究，研究

2、了銅系催化劑(Cu2PO4OH、Cu5(PO4)2(OH)4、CuO)晶體的各種形貌的可控合成以及其結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)理，同時(shí)進(jìn)一步探討了不同條件下合成的產(chǎn)物的催化性能。主要研究工作體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:
　　(1)采用簡(jiǎn)單的水熱法，成功制備出了純物相的正交晶系Cu2PO4OH晶體。借助XRD和SEM分析手段，通過(guò)簡(jiǎn)單的控制原料的銅磷摩爾比以及水熱反應(yīng)溫度，獲得了純物相Cu2PO4OH晶體的工藝參數(shù)范圍以及各種形貌的Cu2PO4OH晶體（

3、X型、啞鈴狀以及棒狀）。不同形貌的Cu2PO4OH晶體的構(gòu)建主要?dú)w因于Cu2PO4OH晶體的自身晶體結(jié)構(gòu)以及晶核表面吸附的OH-所導(dǎo)致晶體的各向異性生長(zhǎng)和靜電場(chǎng)引力。通過(guò)催化氧化降解各種染料來(lái)對(duì)各種形貌的Cu2PO4OH晶體的催化性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并發(fā)現(xiàn)啞鈴狀結(jié)構(gòu)的晶體相比其他形貌具有更為優(yōu)異的性能，且催化劑對(duì)于染料具有一定的選擇性，以催化降解直接深棕MM最為優(yōu)異。
　　(2)采用簡(jiǎn)單的水熱法，成功制備出了純物相的三斜晶系Cu5(PO

4、4)2(OH)4晶體。借助XRD和SEM分析手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)合成純物相的Cu5(PO4)2(OH)4晶體需要比合成Cu2PO4OH晶體更小的銅磷摩爾比以及更高的水熱反應(yīng)溫度，且獲得的晶體形貌為球狀、類球狀以及枝晶狀。不同形貌的Cu5(PO4)2(OH)4晶體的構(gòu)建同樣是歸因于Cu5(PO4)2(OH)4晶體的自身晶體結(jié)構(gòu)以及晶核表面吸附的OH-所導(dǎo)致，只不過(guò)此時(shí)晶核表面吸附的OH-濃度較高，引起的是晶體的各向同性生長(zhǎng)以及更強(qiáng)的

5、靜電場(chǎng)引力。首次將Cu5(PO4)2(OH)4晶體作為催化氧化的催化劑，并通過(guò)催化氧化降解各種染料來(lái)對(duì)各種形貌的Cu5(PO4)2(OH)4晶體的催化性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并發(fā)現(xiàn)Cu5(PO4)2(OH)4晶體的催化性能遠(yuǎn)優(yōu)于Cu2PO4OH晶體，且小片狀物質(zhì)所組成的球狀Cu5(PO4)2(OH)4晶體性能最佳，且Cu5(PO4)2(OH)4晶體催化劑對(duì)于染料具有一定的選擇性，以催化降解直接深棕MM最為優(yōu)異。
　　(3)采用新穎的雙氧水處

6、理老化法，成功制備出了純物相的正交晶系Cu2PO4OH晶體。首次將雙氧水引入Cu2PO4OH晶體的制備過(guò)程中，在無(wú)需加熱的情況下通過(guò)雙氧水處理Cu3(PO4)2就能獲得Cu2PO4OH晶體。同時(shí)通過(guò)后續(xù)加熱老化處理獲得純物相和結(jié)晶性良好的Cu2PO4OH晶體，產(chǎn)物為不同規(guī)整度的棒束狀Cu2PO4OH晶體，且其晶體尺寸均遠(yuǎn)小于直接水熱法所獲得的晶體的尺寸。由于其較小的尺寸導(dǎo)致其較大的比表面積，所以在催化氧化過(guò)程中表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，其降解

7、羅丹明B的反應(yīng)速率常數(shù)為直接水熱法產(chǎn)物的兩倍以上。該方法合成制備的Cu2PO4OH催化劑對(duì)于染料具有一定的選擇性，以催化降解直接深棕MM最為優(yōu)異。
　　(4)采用新穎的雙氧水處理老化法，成功制備出了純物相的單斜晶系納米CuO晶體。首次將雙氧水引入納米CuO晶體的制備過(guò)程中，在無(wú)需加熱的情況下通過(guò)雙氧水處理Cu(OH)2就能獲得純物相納米CuO晶體。同時(shí)通過(guò)后續(xù)加熱老化處理以獲得結(jié)晶性良好且形貌均一的花狀納米CuO晶體。由于花狀納米