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文檔簡介
1、碳材料和碳氮材料被認為是一種有望廣泛應用于污染控制領(lǐng)域的新型非金屬材料。他們具有比表面積大,吸附能力強的優(yōu)點,常作為金屬催化材料的載體使用,起到增加對目標物的吸附,促進催化反應發(fā)生的作用。金屬材料價格相對昂貴、在反應過程中容易溶出而危害環(huán)境。如果能夠用非金屬,例如碳材料和碳氮材料,完全替代金屬,實現(xiàn)對目標反應的高效催化,將有效降低污染物控制過程的成本并提高處理過程的環(huán)境安全性。
本文借助復合摻雜等手段,制備了以碳材料和碳氮材料
2、為主的新型催化材料,有效的促進了其在光催化領(lǐng)域和熱催化領(lǐng)域的應用。這將有助于開發(fā)高效低成本環(huán)境友好型碳材料及碳氮材料催化材料,促進其在污染控制領(lǐng)域的應用。研究工作包括以下幾方面:
為了研究g-C3N4及其復合材料的光催化性能,將類石墨相氮化碳(g-C3N4)與二氧化鈦(TiO2)復合,構(gòu)建g-C3N4/TiO2復合光催化劑。制備的g-C3N4/TiO2復合物在g-C3N4與TiO2之間存在著高效的光生電荷的遷移和分離作用。在全
3、波長照射下,60 min內(nèi)對苯酚的降解率達到了96.6%,動力學常數(shù)為0.053 min-1,是g-C3N4的2.41倍,TiO2的3.12倍。
g-C3N4需要與其他光催化劑聯(lián)用,只能減少而不能避免使用金屬。為了開發(fā)無金屬催化材料,采用水熱還原法制備了N-Gr熱催化劑,其含氮量為4.5%。在沒有光源的輔助,反應溫度為100℃,反應時間為5h,催化劑負載量為20 wt%的條件下,N-Gr催化氧化苯甲醇的轉(zhuǎn)化率為25.3%,苯甲
4、醛的轉(zhuǎn)化數(shù)為0.15×10-2 mol g-1,具備催化氧化苯甲醇的活性,為深入研究打下基礎。
綜合分析發(fā)現(xiàn)含氧官能團可能具有催化氧化苯甲醇的活性,因此為了增加碳材料含氧官能團的含量,采用Hummers法制備了含有大量含氧官能團的石墨氧化物(grapheneoxide,GO)。在相同的反應條件下,發(fā)現(xiàn)GO具有比N-Gr更好的催化氧化苯甲醇的活性,其苯甲醇的轉(zhuǎn)化率為100%,苯甲醛的轉(zhuǎn)化數(shù)為0.41×10-2 mol g-1。進
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