光催化劑的合成以及在木素降解中的應(yīng)用.pdf

1、光催化是一種針對(duì)于難降解有機(jī)污染物的非常卓越的技術(shù)，然而現(xiàn)在大部分的光催化劑很難實(shí)現(xiàn)高效利用太陽能快速降解有機(jī)污染物。本研究中合成了能在全光譜范圍響應(yīng)的光催化劑氧化銀（Ag2O）、硫化銦（In2S3）以及構(gòu)建了以二氧化鈦（TiO2）為基礎(chǔ)的TiO2/H2O2光熱催化體系，熱源的加入將TiO2的光響應(yīng)范圍從紫外區(qū)域拓展到了可見-近紅外光區(qū)域。將In2S3和TiO2/H2O2體系應(yīng)用于木素模型物愈瘡木基甘油醇-β-愈瘡木基醚以及堿木素的降解

2、中，促進(jìn)了光催化劑在木素生物質(zhì)中的應(yīng)用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴實(shí)驗(yàn)表明Ag2O在UV光條件下2min就能有效的降解甲基橙（MO），在可見光下20min降解效率就能達(dá)到80％，近紅外光條件下1h能達(dá)到60%的降解率。合成的窄帶光催化劑Ag2O禁帶寬度為1.28eV，使其具有近紅外光催化效果。在進(jìn)行的電子、空穴、臭氧、羥基自由基等活性物質(zhì)的捕捉實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)空穴和臭氧是氧化銀光催化中主要的起到降解作用的活性物質(zhì)。微量的Ag單質(zhì)出現(xiàn)促

3、使了整個(gè)Ag2O體系的穩(wěn)定性。⑵不同形貌的In2S3都具有一定的UV-Vis-NIR全光譜光催化效果。以Na2S為硫源合成的In2S3-1納米粒子具有最小的比表面積65.6 m2/g，卻具有最佳的光催化效果；而以胺基硫脲為硫源合成的 In2S3-2是由片狀粒子組成的微球，具有最大的比表面積158.2 m2/g，卻具有最差的光催化效果。In2S3的（311）晶面決定了In2S3的光催化效果；另外In2S3-1納米粒子中出現(xiàn)少量的晶格氧也有

4、可能是其光催化效果較佳的一個(gè)因素。在光催化降解中h+、O2-是引起MO降解的主要活性物質(zhì)，而·OH是的量較少，但通過熒光探針實(shí)驗(yàn)證實(shí)了·OH的存在。⑶將In2S3納米粒子應(yīng)用于木素模型物的降解，其結(jié)果表明木素模型物愈瘡木基甘油醇-β-愈瘡木基醚在 In2S3光催化條件下主要發(fā)生的反應(yīng)是(a)愈瘡木基甘油醇-β-愈瘡木基醚的β-O-4鍵的斷裂，(b) Cα和Cγ位上的脫羥基反應(yīng)，(c)脫甲氧基反應(yīng)和(d)模型物分子的重排反應(yīng)。進(jìn)一步將In

5、2S3納米粒子用于堿木素的降解，發(fā)現(xiàn)In2S3也能有效地降解木素。⑷TiO2/H2O2光熱催化體系的出現(xiàn)拓展了 TiO2的應(yīng)用范圍，催化反應(yīng)中 TiO2表面與H2O2接觸形成的表面Ti-OOH或者Ti-OH的氧物質(zhì)，是體系具有催化效果的一個(gè)重要因素。TiO2/H2O2在加熱條件下電子轉(zhuǎn)移效率提高，TiO2本身的阻抗下降，并且在ESR譜中出現(xiàn)了羥基自由基·OH的信號(hào)，表明·OH是TiO2/H2O2光熱催化降解的主要活性物質(zhì)。堿木素的主要降