Z型光催化体系的构建及可见光催化降解抗生素

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1、分类号：单位代码：１０１４０密级：公开学号：４０３１５３１９７６聲ＬＩＡＯＮＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文ＴＨＥＳＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＤＥＧＲＥＥｚ型光催化体系的构建体系的构建及可见光催化降解抗生素Ｃｏｎｓｔｕｃｆ－ｒｔｉｏｎｏＺｓｃｈｅｍｅｈｏｔｏｃａｔａｌｔｉｃｓｓｔｅｍａｎｄｐｙｙ英文题目：ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓｕｎｄｅｒｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ论文作者：唐建华指导教师：张朝红教授专业：环境工程完成时间二○一八年四月：０申请辽

2、宁大学硕士学位论文Z型光催化体系的构建及可见光催化降解抗生素ConstructionofZ-schemephotocatalyticsystemandphotocatalyticdegradationofantibioticsundervisiblelight作者：唐建华指导教师：张朝红教授专业：环境工程答辩时间：2018年5月25日二○一八年五月·中国辽宁摘要摘要随着医药行业的快速发展，各类抗生素被广泛的应用于人畜疾病的防治与治疗。然而抗生素不易被生物降解，导致大量的残留物被释放并进入天然水体。环境中各类抗生素的存在加速了耐药基因和耐药细菌的出现并通过多种途径转移给人类，对人类的健

3、康及生态系统平衡造成严重的威胁。因此，对抗生素废水的处理是至关重要的。近年来，光催化技术以其高效、节能、成本低等优点，被认为是去除水中有机污染物最有效的高级氧化工艺之一。然而单相半导体催化剂往往存在载流子容易复合及光响应范围小等问题。因此，建立复合光催化体系提高催化剂光催化活性是必要的。其中，构建Z型催化体系是一种较为有效的方式。另外，选择窄带系半导体进行复合，获得可见光驱动的Z型光催化体系能够有效地利用太阳能中的可见光。本文研究了Z型光催化体系Ag/FeTiO3/Ag/BiFeO3的光催化活性，并应用可见光催化降解诺氟沙星。并在此基础上构建了双通道Z型光催化体系Ag/ZnFe2O4

4、/Ag/BiTa1-xVxO4。通过在光氧化系统的半导体中掺杂过渡金属，形成循环氧化还原反应的复合中心，进一步提高载流子的分离效率并应用于光催化降解磺胺。本研究通过紫外光还原法制备了Ag/FeTiO3/Ag/BiFeO3复合Z型光催化体系。以诺氟沙星为目标污染物，比较了Ag/FeTiO3/Ag/BiFeO3和FeTiO3/BiFeO3的光催化活性。分别研究了Ag的负载量、FeTiO3和BiFeO3的质量比和光照时间的影响因素对诺氟沙星水溶液降解效果的影响。结果发现，与FeTiO3/BiFeO3相比Ag/FeTiO3/Ag/BiFeO3在降解抗生素废水方面具有更好的光催化性能。当使用A

5、g/FeTiO3/Ag/BiFeO3（2.0wt.%Ag；FeTiO3:BiFeO3=1.0:0.5）做为催化剂时，可见光照射150min后，诺氟沙星的降解程度能够达到96.5%。Ag/FeTiO3/Ag/BiFeO3展示出了良好的光化学稳定性和可重复使用性。此外，在光催化降解过程中有•OH，h+和•O−2等活性物种产生。结果表明，Z型Ag/FeTiO3/Ag/BiFeO3复合光催化体系能有效快速降解水中抗生素如诺氟沙星，在有机废水处理中具有很好的应用前景。此外，还制备了Ag/ZnFe2O4/Ag/BiTa1-xVxO4复合Z型光催化体系。以磺胺为目标污染物，比较了ZnFe2O4/B

6、iTaO4，Ag/ZnFe2O4/Ag/BiTaO4，ZnFe2O4/BiTa1-xVxO4和Ag/ZnFe2O4/Ag/BiTa1-xVxO4的光催化活性。分别研究了I摘要ZnFe2O4和BiTaO4的质量比、Ag的负载量、V的掺杂量和光照时间等影响因素对磺胺水溶液降解效果的影响。结果表明，Ag/ZnFe2O4/Ag/BiTa1-xVxO4具有更高的光催化活性，并且Ag的负载能够提高催化剂的光催化活性。Ag/ZnFe2O4/Ag/BiTa1-xVxO4（2.0wt.%Ag；0.5%V；ZnFe2O4:BiTaO4=1.0:0.5）做为催化剂时，可见光照射6.0h，磺胺的降解程度能够

7、达到100%。Ag/ZnFe2O4/Ag/BiTa1-xVxO4展示出了良好的光化学稳定性和可重复使用性。此外，在光催化降解过程中有•OH，h+和•O−2等活性物种产生。结果表明，Z型Ag/ZnFe2O4/Ag/BiTa1-xVxO4复合光催化体系能有效快速降解水中抗生素如磺胺，在有机废水处理中具有很好的应用前景。关键词：Z型光催化体系，光催化降解，可见光驱动，抗生素IIAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofth