含鎂混合金屬氧化物類寬光譜催化劑的制備與應(yīng)用.pdf

1、光催化劑利用清潔的太陽(yáng)能源可以降解環(huán)境中許多難以降解的有機(jī)物，并已廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染物的治理工作。目前，光催化劑在使用過(guò)程中仍然面臨兩大難題：一是只能利用高光子能量的紫外線和可見(jiàn)光；二是回收利用困難。解決這兩大問(wèn)題是進(jìn)一步發(fā)展利用光催化劑的關(guān)鍵。本文利用共沉淀法合成層狀雙金屬氫氧化物（ LDH），并在900℃下煅燒得到ZnO-ZnAl2O4-Er2O3三元混合氧化物催化劑。Er3+的成功摻雜增強(qiáng)了光催化劑對(duì)紫外、可見(jiàn)和近紅外光的吸收，且

2、在近紅外光下該光催化劑對(duì)甲基橙的降解脫色效果良好。為了減少貴金屬鹽的使用量，并進(jìn)一步提高光催化劑的光催化效果，在合成光催化劑前驅(qū)體時(shí)將 Mg2+作為主體二價(jià)離子，發(fā)現(xiàn)Mg2+不僅在單相LDH前驅(qū)體形成的過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，也提高了催化劑光催化降解有機(jī)染料的能力。通過(guò)調(diào)節(jié)光催化劑前驅(qū)體中鎂元素的比例，探究了光催化劑中鎂元素的不同添加量對(duì)光催化劑光催化性能和光催化穩(wěn)定性的影響，并通過(guò)各種分析手段對(duì)文中所合成的光催化劑樣品的結(jié)構(gòu)、形貌及其光學(xué)

3、性能進(jìn)行了表征和分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在合成催化劑類水滑石前驅(qū)體時(shí)，當(dāng)Mg2+/Zn2+的摩爾比例為1:4時(shí)前驅(qū)體可以形成單一的LDH結(jié)構(gòu)，同時(shí)經(jīng)過(guò)焙燒得到的MZAE-1:4-900的光催化效果在不同比例的MZAE-LDO-900中最好。鎂鋅鋁鉺水滑石和鋅鋁鉺水滑石具有典型的類水滑石層狀結(jié)構(gòu)，直徑約為100-300納米，呈不完全六邊形狀，煅燒不完全破壞水滑石結(jié)構(gòu)，但使其產(chǎn)生一些多孔顆粒。不同的金屬氧化物，ZnO、Er2O3和ZnAl2O4是高

4、度結(jié)晶的且其顆粒大小在整體上是不均勻的，尺寸大約在幾十納米左右。光催化劑MZAE-1:4-900在有機(jī)染料的降解中表現(xiàn)出良好的可見(jiàn)-近紅外光催化性能。經(jīng)過(guò)循環(huán)使用發(fā)現(xiàn)，催化劑 MZAE-1:4-900還表現(xiàn)出較高的光穩(wěn)定性和活性，經(jīng)過(guò)四次的循環(huán)使用，其光催化活性僅損失了8％。為解決光催化劑回用困難的問(wèn)題，利用光催化劑和纖維進(jìn)行復(fù)合抄紙制備了具有光催化性能的光催化紙。為了進(jìn)一步提高光催化紙的光催化性能，在制備二氧化鈦光催化紙時(shí)，添加了不同