Zn0.1Sn0.1Cd0.8Sx的制备、修饰及用于水环境中六价铬和4-硝基苯酚光催化性能研究
纳米结构的金属硫化物包括一元硫化物(MoS2,SnS2,Bi2S3等)和二元硫化物(Cu3SnS4、CuGaS2、CdIn2S4等)。这些金属硫化物对可见光具有良好的响应能力，但不足之处是电荷分离效率低、光生电荷复合快以及光腐蚀等。近年来，三元金属硫化物由于其优异的氧化还原可逆性和高电子传导能力，在各种光催化反应中备受瞩目。 本研究首先采用简单的水热法合成了一系列含有硫空位的三元金属硫化物固溶体Zn0.1Sn0.1Cd0.8Sx(ZSCS)，以重金属离子Cr(VI)为目标污染物，研究了硫含量、催化剂用量、pH值、Cr(VI)初始浓度对Cr(VI)光催化还原效率的影响。采用粉末X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和电子自旋共振(ESR)等手段表征了催化剂的微观结构，并深入分析了Cr(VI)的光催化还原机理。结果表明该催化剂在光照3min就可以将Cr(VI)还原90%以上，还原过程中起作用的活性物种为1O2、O2?-和e-，相变和硫空位数量是该系列固溶体光催化性能提升的主要原因。 本研究又以上部分所合成的三元金属硫化物固溶体为基体，氯金酸为Au源，构筑了一系列固溶体负载纳米金的复合型催化剂ZA，通过可见光和NaBH4协同作用光热催化还原4-硝基苯酚(4-NP)。通过XRD、TEM、XPS、EPR、ESR等表征手段分析了催化剂的微观结构；考察了各实验参数，如催化剂用量、污染物浓度、pH值、NaBH4浓度对光热催化效率的影响；研究了参与4-NP还原过程的主要活性物种并提出催化机理。结果表明该催化剂在加入2mL的0.3mol?L–1NaBH4的水体系中，光照20min对4-NP的还原效率达90%以上。Au纳米颗粒(AuNPs)表面电荷的富集和Au-H键的形成是4-NP的还原效率提升的主要因素。
催化剂;三元金属硫化物;金纳米颗粒;制备工艺;六价铬;4-硝基苯酚;光催化性能
内蒙古大学
硕士
材料物理与化学
杜春芳
2021
中文
TQ426.6
2021-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）