一种可重复利用的负载型nano-PAA-NiO光催化剂的制备及其应用.pdf

摘要 目前，有机水污染问题日趋严重。光催化氧化技术在处理有机污染物方面具有许 多的优点：反应条件温和，处理范围广，不引入其他物质，处理彻底等。但光催化氧 化技术在应用的过程中，却存在着催化剂易失活、分散性差、不易回收等缺点。因此， 制备一种在拥有高催化活性的同时，分散性好、回收方便、并能够重复利用的光催化 剂，具有实际的研究意义与价值。 本论文主要采用自组织生长法制备了一种负载在纳米多孔阳极氧化铝（nano- PAA ）上的具有稳定结构的氧化镍 （NiO ）纳米材料。利用SEM、EDS 、XRD 和傅里 叶红外光谱表征对nano-PAA-NiO 复合材料的组成结构特性进行分析研究，利用氮气 2 吸附脱附测试计算了材料的比表面积 （129.11 m /g ），由紫外可见光谱吸收测定了其 光学带隙（3.0 eV），通过光致发光光谱研究了材料的电子转移特性。然后，以该nano- PAA-NiO 复合材料作为光催化剂，对实验室中的有机染料污染物甲基橙进行了光催 化降解，详细分析了不同因素对其光催化活性的影响，研究结果显示对甲基橙的最大 降解率能达到94.3%，而且催化剂在重复使用三次后，降解率仍能达到80% 以上。最 后，对nano-PAA-NiO 光催化降解甲基橙的反应机理进行了阐明，其反应动力学数据 符合一阶动力学方程。 该负载型nano-PAA-NiO 复合材料具有可控的形貌结构、良好的稳定性和分散性， 以及在光催化降解有机染料方面具有较好的活性和重复利用能力，并且材料的制备过 程经济、安全，可以大面积制备，在生产生活中具有实用价值。 关键词：有机污染物处理，光催化氧化技术，多孔阳极氧化铝，nano-PAA-NiO ，光催 化活性 I 目录 摘要I ABSTRACTIII 第一章 绪论 1 1.1 研究背景 1 1.2 有机染料废水处理方法2 1.2.1 物理法2 1.2.2 化学法2 1.2.3 生物法3 1.2.4 高级氧化法3 1.3 半导体光催化剂的发展5 1.4 氧化镍纳米材料在光催化领域的研究进展7 1.5 甲基橙染料的降解技术9 1.6 本文主要研究内容9 第二章 多孔阳极氧化铝的制备 11 2.1 Nano-PAA 的制备工艺 11 2.2 Nano-PAA 的实验制备 12 2.2.1 实验材料 12 2.2.2 实验器材 12 2.2.3 实验步骤 13 2.3 Nano-PAA 的形貌表征及反应机理 15 2.3.1 Nano-PAA 的形貌表征 15 2.3.2 反应机理 16 2.4 小结 18 第三章 Nano-PAA-NiO 的制备和表征 19 3.1 Nano-PAA-NiO 的实验制备 19 3.1.1 实验材料 19 3.1.2 实验仪器 19 3.1.3 实验步骤20 3.2 材料的表征20 3.3 影响材料形貌的因素24 3.3.1 溶液初始浓度对材料形貌的影响24 V 3.3.2 生长时间对材料形貌的影响25 3.4 其他na