基于凝胶体系的吸附光催化协同行为的研究

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1、中图分类号：O643论文编号：2017304045UDC：密级：公开硕士学位论文基于凝胶体系的吸附光催化协同行为的研究作者姓名：陈方园学科名称：化学工程与技术研究方向：催化新材料与新技术学习单位：华北理工大学学制:2.5年提交日期：2017年11月29日申请学位类别：工学硕士导师姓名：崔文权教授单位：华北理工大学化学工程学院论文评阅人：匿名单位：匿名单位：论文答辩日期：2018年03月04日答辩委员会主席：琚行松教授关键词：吸附光催化协同；双酚A；还原氧化石墨烯水凝胶；核壳结构；聚苯胺唐山华北理工大学2018年3月BasedonGelSystemoftheSyner

2、gisticBehaviorofAdsorptionandPhotocatalysisDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringbyChenFangyuan(ChemicalEngineeringandTechnology)Supervisor:ProfessorCuiWenquanMarch,2018独创性说明本人郑重声明：

3、所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：2018年3月9日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编

4、入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：2018年3月9日签字日期：2018年3月9日摘要石墨烯水凝胶是具有三维多孔网络结构的凝胶体系，拥有高的比表面积，低密度以及发达的相互贯通的孔道结构。作为新型的吸附材料，具有较高的吸附速率和吸附容量，而且其集体整装特性也使得三维石墨烯水凝胶更容易回收与再生。这些优点均使得其在吸附处理有机污染物、海上漏油处理、去除重金属离子等方面具有较好的应用前景。利用还原氧化石墨烯（rGO）对AgBr进行包裹杂化形成AgBr@rGO，并将其装载于还原

5、氧化石墨烯水凝胶（rGH）体系，制备出三维石墨烯复合水凝胶（rGH-AgBr@rGO）。AgBr@rGO的核壳结构抑制了AgBr颗粒的生长，同时石墨烯的杂化作用促进了光生电荷的快速迁移与分离。结果展示出在可见光照射下10%rGH-AgBr@rGO通过吸附光催化协同原位降解双酚A（BPA），90min内BPA的降解高达100%，是单体AgBr的1.5倍。经过5次循环实验之后10%rGH-AgBr@rGO对BPA的降解效率仍可达到90%以上。在进一步研究中，选用了稳定性较好的TiO2作为半导体合成了聚苯胺（PANI）/TiO2-还原氧化石墨烯水凝胶（PANI/TiO2-

6、rGH）。PANI可以起到间隔器的作用，在增加水凝胶强度的同时，导电高聚物PANI的存在也起到了传导电荷的作用。在吸附光催化协同降解BPA中，80%PANI/TiO2-rGH在40min中将污染物就可完全降解，65min内几乎可以被完全矿化为小分子，在循环五次实验之后80%PANI/TiO2-rGH对BPA的降解率仍可达到90%以上。通过XPS说明了TiO2与rGH之间形成了氢键作用。在降解污染物时，通过淬灭实验（PANI/TiO2-rGH与PANI/TiO2−+2）中说明•O与h分别起着主要活性物种的作用。这种独特的三维网状结构处于微米量级，利用简单的滤网即可对材

7、料进行回收与再生，免于使用复杂的催化剂过滤回收系统。图38幅；表5个；参86篇。关键词：吸附光催化协同；双酚A；还原氧化石墨烯水凝胶；核壳结构；聚苯胺分类号：O643-I-AbstractGraphenehydrogelsfeaturethree-dimensionalporousnetworkswithhighspecificsurfaceareas,lowdensitiesandwell-developedinterpenetratingporestructures.3-dimensional-assembledrGHmacrostructuresexhib