ZnO基纳米纤维的可控制备及其光降解燃油脱氮性能
燃油中含氮化合物由于燃油的高效利用致使排放到大气中的氮氧化物已经严重影响环境。而利用无毒、低成本的光催化技术进行燃油脱氮已经成为一种新的趋势。利用静电纺丝法制备三种光催化剂，分别是ZnO纳米纤维、p-CuO/n-ZnO和p-ZnFe2O4/n-ZnO异质结纳米纤维，并以吡啶/正辛烷溶液作为模拟油，对所制备的纳米纤维光催化脱氮性能进行了详细的探究。主要研究内容及结果如下： (1)探究了ZnO纳米纤维的最佳工艺合成条件，在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)浓度11 wt%、Zn(CH3COO)2浓度0.4 mol/L、电压17 kV、接收距离15 cm、500℃煅烧2 h的条件下，成功的制备了六方纤锌矿晶型的ZnO纳米纤维。当吡啶的浓度为100 ug/g，ZnO纳米纤维的投加量为175 mg/L，在可见光的照射下，60 min后对吡啶的去除效率达60.8%。 (2)利用CuO与ZnO进行构建异质结，制备了CuO含量不同的多个CuO/ZnO异质结纳米纤维，并通过实验测试p-CuO/n-ZnO异质结纳米纤维对燃油中吡啶的降解效率。在相同的光催化降解吡啶的体系中，MCuZn-0.5 (Cu/Zn摩尔比为0.5 at%)光催化剂吡啶的降解率为92.9%。CuO/ZnO异质结纳米纤维具有较强的反硝化活性的主要原因是异质结的构建，可以有效的减少光生电子(e-)和空穴(h+)的复合，让更多的e-和h+分别参与到对吡啶的去除中。从而提高了p-CuO/n-ZnO异质结的光催化脱氮能力。利用自由基捕获实验，推测光激发产生的h+对吡啶生成反应物中间体起主导作用，超氧自由基(·O2?)对吡啶的最终矿化过程起促进作用。 (3)为进一步提高ZnO纳米纤维的光催化脱氮性能。又制备了p-ZnFe2O4/n-ZnO异质结纳米纤维，其中MFeZn-53(Zn2+∶Fe3+的摩尔比为5∶3)的光催化性能最佳，在同一体系环境中，对吡啶的降解率可达96.1%。比纯ZnO纳米纤维提高了35.3%。这是因为形成的p-ZnFe2O4/n-ZnO异质结对可见光具有良好的吸收，拓宽了p-ZnFe2O4/n-ZnO异质结纳米纤维的光谱响应范围。并且，异质结的构建有助减少h+与e-的分离，从而提高其在可见光区的光催化脱氮的性能。
含氮燃油;氧化锌基纳米纤维;静电纺丝;光催化脱氮性能
渤海大学
硕士
物理化学
孟庆明
2021
中文
TE624.431
2023-09-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）