剥离型膨润土负载催化剂材料的制备及光化学性能研究

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1、学号：12103201常州大学硕士学位论文剥离型膨润土负载催化剂材料的制备及光化学性能研究研究生邹静马建锋指导教师学科、专业名称环境工程研究方向水污染控制工程2015年5月ThePreparationandPhotochemicalPropertiesofExfoliatedBentoniteSupportedCatalystsADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByZouJing(EnvironmentalEngineering)Disserta

2、tionSupervisor:Prof.MaJian-fengMay，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究

3、生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要近年来，半导体光催化剂光催化降解有机废水是一项环境友好的污水处理技术，在解决能源和环境问题

4、方面具有广阔的应用前景。但是绝大多数半导体纳米颗粒在水体中容易悬浮团聚，难以分离回收；而且其比表面积小，对有机物的吸附性能差，不利于光催化反应的进行。如果将半导体纳米颗粒固定在合适的固体载体上，不但有利于提高光催化活性，而且这种负载型光催化剂易于从溶液中分离出来，实现光催化剂的重复使用。膨润土是一种无机层状化合物，因为其主体层电荷密度低的缘故，很容易发生剥离，剥离后所得到的纳米片有较大的空间自由度，当与其他目标插入体混合时，利用无机层和插入体之闻的结合力，可以生成一些用直接插入法难以得到的新型功能

5、材料。基于此，本课题提出将Ag3PO4和g-C3N4光催化剂负载到剥离型膨润土纳米片单元表面，制备EB/Ag3PO4、EB/g-C3N4和EB/g-C3N4/Ag3PO4一系列光催化活性增强的负载型光催化剂材料。利用XRD、TEM、FTIR、BET、UV-Vis等手段对材料的形貌、结构和组成进行表征，以RhB为目标污染物，考察材料的可见光催化性能，并探讨材料的结构和光催化降解能力之间的构效关系。主要实验结论如下：（1）采用插层分解法和液相分散法对膨润土进行剥离。结果表明，液相分散法的剥离效果优于插

6、层分解法。XRD表明剥离型膨润土在（001）处的特征衍射峰均变弱和宽化，说明膨润土在C轴方向上的层堆砌有被破坏的趋势。TEM表明液相分散法剥离的膨润土的结构是如薄纱般的组成其基本结构单元的超薄纳米片。（2）以剥离型膨润土纳米片为载体，分别将Ag3PO4和g-C3N4负载于其上，制备EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4负载型光催化剂。各表征分析表明与纯的Ag3PO4和g-C3N4相比，EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4负载型光催化剂比表面积增大、可见光吸收能力增强。可见光下催化降解RhB实验表

7、明，当1g膨润土中加入3mmol的银离子制备的EB/Ag3PO4-3和0.3g膨润土中加入50g尿素煅烧制备的0.3-EB/g-C3N4表现出最佳的光催化活性。EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4系列光催化活性优于纯的Ag3PO4和g-C3N4。光照21min，EB/Ag3PO4-3对RhB的降解率为95%，而纯Ag3PO4只有82%；光照120min，0.3-EB/g-C3N4对RhB的降解率达到99%，而g-C3N4在光照150minI后对RhB的降解率也只有78%。剥离型膨润土纳米片与Ag

8、3PO4和g-C3N4之间分别存在静电作用提高了光生电子和空穴的分离率是导致EB/Ag3PO4和EB/g-C3N4光催化活性的提高的主要原因。（3）将g-C3N4和Ag3PO4同时负载到剥离型膨润土表面上制备EB/g-C3N4/Ag3PO4异质结结构光催化剂。各表征分析表明EB/g-C3N4/Ag3PO4比表面积增大、可见光吸收能力增强，体系中EB/g-C3N4与Ag3PO4有良好的接触界面。当Ag3PO4含量是EB/g-C3N4质量的20%时，制备的EB/g-C3N4/Ag3PO