La2BMnO6(B-Co、Ni、Cu)-ZnO复合光催化剂的构筑及其光降解苯酚性能研究

摘要

本文以溶胶凝胶制备了三种锰系钙钛矿La2CoMnO6、La2NiMnO6、La2CuMnO6钙钛矿，络合剂采用葡萄糖。制备的La2CoMnO6、La2NiMnO6、La2CuMnO6分别与ZnO进行复合，构建了三个系列的复合型光催化剂:X％La2CoMnO6-ZnO、X％ La2NiMnO6-ZnO和X％ La2CuMnO6-ZnO（其中X％为双钙钛矿的质量百分比10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％）。在可见光条件下，对三个系列的光催化剂进行了苯酚降解率测试以及X-射线衍射、场发射扫描电镜、X-射线光电子能谱、N2吸附-脱附曲线、固体紫外可见漫反射、荧光光谱测定、化学需氧量测定和动力学计算等一系列表征。
　　本研究主要内容包括：⑴成功制备了双钙钛矿La2CoMnO6光催化剂、纯相ZnO催化剂和La2CoMnO6-ZnO复合型光催化剂。XRD和扫描电镜图表明La2CoMnO6和ZnO复合良好，在对制备的系列复合型光催化剂进行的活性测试结果中，La2CoMnO6复合量为40％的催化剂样品表现出最高的光催化性能，光照5h后苯酚降解率为86.83％，经过6次循环后光催化性能稳定。归其原因，主要由于40％La2CoMnO6-ZnO窄化了ZnO的带隙，从3.15eV窄化为2.68eV，复合体系更易被可见光激发，并且40％La2CoMnO6-ZnO表面吸附活性氧含量为86.83％，均高于La2CoMnO6和ZnO。在对40％La2CoMnO6-ZnO表征结果分析后初步给出其相应的催化反应机理。⑵成功制备了La2NiMnO6双钙钛矿型氧化物，并与ZnO成功复合。活性测定筛选出复合百分比为30％的光催化活性最高，光照5h时苯酚降解率为93.82％，30％ La2NiMnO6-ZnO表面吸附氧物种含量吸附氧含量为81.42％，分别比纯相La2NiMnO6提高了9.62％，比纯相ZnO提高了22.25％，是一种高效率、高去除率、高稳定性的光催化剂，反应过程符合一级反应动力学，求取的动力学参数为30％ La2NiMnO6-ZnO的工业化提供了应用基础技术指标。⑶制备了La2CuMnO6、ZnO和系列催化剂X％ La2CuMnO6-ZnO(其中X％为10％,20％,30％,40％,50％,60％,70％,80％,90％)。20％ La2CuMnO6-ZnO表现出良好的催化性能，光照5h苯酚降解率达到86.57％，其带隙窄化为2.63eV，表面吸附氧含量提高为76.11％，均优于La2CuMnO6和ZnO。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1．1 水环境现状及污染防治

1．1．2 双钙钛矿A2B′B″O6型化工材料简介

1．2 高级氧化技术简介

1．2．1 金属氧化物半导体光催化剂在环境化工中的应用

1．2．2 金属氧化物半导体在环境光催化中的一般反应机制

1．2．3 氧化锌在光催化处理工业污水中的应用

1．3 论文设计思路

第二章 实验部分

2．1 试剂及仪器

2．2 光催化剂的制备

2．2．1 双钙钛矿La2BMnO6(B=Co、Ni、Cu)光催化剂的制备

2．2．2 复合型光催化剂La2BMnO6(B=Co、Ni、Cu)-ZnO光催化剂的制备

2．3 光催化剂的催化性能评价

2．4 光催化剂的表征方法

2．4．1 X-射线粉末衍射测试(XRD)

2．4．2 比表面积与孔结构测试(BET)

2．4．3 扫描电子显微镜测试(SEM)

2．4．4 X射线光电子能谱(XPS)

2．4．5 固体紫外-可见漫反射光谱测定(UV-vis)

2．4．6 化学需氧量测定(COD)

第三章 系列La2CoMnO6-ZnO复合光催化剂的构建及光催化降解性能分析

3．3 系列La2CoMnO6-ZnO复合光催化剂的表征结果与分析

3．3．1 系列La2CoMnO6-ZnO复合光催化剂的XRD表征结果分析

3．3．2 系列La2CoMnO6-ZnO复合光催化剂的场发射扫描电镜分析

3．3．3 系列La2CoMnO6-ZnO复合光催化剂的XPS分析

3．3．4 系列La2CoMnO6-ZnO复合光催化剂的紫外可见漫反射分析

3．3．5 系列La2CoMnO6-ZnO复合光催化剂的织构性能分析

3．4 系列La2CoMnO6-ZnO复合光催化剂的光催化性能测试与分析

3．4．1 光催化活性测试

3．4．2 光催化剂稳定性测试

3．5 光催化机理

3．6 本章小结

第四章 不同La2NiMnO6复合量对复合光催化体系的性能影响

4．3．1 La2NiMnO6-ZnO复合光催化体系的XRD表征结果分析

4．3．2 La2NiMnO6-ZnO复合光催化体系的场发射扫描电镜分析

4．3．3 La2NiMnO6-ZnO复合光催化体系的XPS分析

4．3．4 La2NiMnO6-ZnO复合光催化体系的紫外可见漫反射分析

4．3．5 La2NiMnO6-ZnO复合光催化体系的织构性能分析

4．4 La2NiMnO6-ZnO复合光催化体系的光催化性能测试与分析

4．4．1 光催化活性测试

4．4．2 光催化剂稳定性测试

4．4．3 COD去除率测试

4．5 本章小结

第五章 X％La2CuMnO6-ZnO复合氧化物的构筑及降解苯酚活性测定

5．3．1 X％La2CuMnO6-ZnO复合氧化物的XRD表征结果分析

5．3．2 X％La2CuMnO6-ZnO复合氧化物的扫描电镜分析

5．3．3 X％La2CuMnO6-ZnO复合氧化物的XPS分析

5．3．4 X％La2CuMnO6-ZnO复合氧化物的UV-vis DRS分析

5．3．5 X％La2CuMnO6-ZnO复合氧化物的荧光光谱测定

5．3．5 X％La2CuMnO6-ZnO复合氧化物的比表面积测定

5．4 X％La2CuMnO6-ZnO复合氧化物的光催化性能测试与分析

5．4．2 X％La2CuMnO6-ZnO复合氧化物光催化剂稳定性测试

5．5 本章小结

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢