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水钠锰矿光电催化降解亚甲基蓝及其机理研究

论文摘要

水钠锰矿在自然界分布广泛、容易制备、光谱响应宽,受到越来越多的关注并被应用于环境治理领域。该研究通过电沉积法高效快速制备了水钠锰矿电极,研究其在可见光下对亚甲基蓝的光催化降解效果,通过添加空穴（h+）捕获剂甲酸和羟基自由基（·OH）捕获剂异丙醇分析光催化降解机理。结果表明,通过X射线衍射（XRD）和拉曼光谱证实合成物质为水钠锰矿,并且无其他矿物结晶相。紫外可见漫反射吸收谱显示水钠锰矿电极可吸收300～700 nm的光。通过Tauc方程计算得水钠锰矿电极直接带隙为2.8 V,间接带隙为2.4 V。在1.0 V恒定电压下,黑暗中反应3.5 h后亚甲基蓝的吸附率为11.0%,而光照下亚甲基蓝的降解率为67.0%,并且12h后降解率可达98.5%。光照下亚甲基蓝的降解率显著提高,印证了水钠锰矿具有良好的表面光催化性质。分别向反应体系中添加0.7%的甲酸和1.0 mmol/L的异丙醇后,亚甲基蓝的降解率降低到47.7%和34.6%;经动力学计算得出甲酸对h+的淬灭率为35.944%,异丙醇对·OH的淬灭率为56.760%。通过加入捕获剂发现水钠锰矿主要通过光生h+和·OH对亚甲基蓝进行氧化降解作用,其中·OH的氧化作用强于h+。

论文目录

  • 1 材料与方法
  •   1.1 试剂
  •   1.2 水钠锰矿电极的制备
  •   1.3 水钠锰矿电极表征
  •   1.4 光化降解亚甲基蓝
  •   1.5 h+捕获剂与·OH捕获剂对光催化降解的影响
  • 2 结果与讨论
  •   2.1 水钠锰矿物相分析
  •   2.2 pH对光降解效率的影响
  •   2.3 亚甲基蓝的光催化降解作用
  •   2.4 h+对亚甲基蓝降解的影响
  •   2.5·OH对亚甲基蓝降解的影响
  •   2.6 水钠锰矿光催化降解机理分析
  • 3 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 刘宇琪,谢龙悦,孟繁斌,钟小梅,董发勤,刘明学

    关键词: 水钠锰矿,光催化降解,亚甲基蓝,空穴,羟基自由基

    来源: 环境科学与技术 2019年01期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 环境科学与资源利用

    单位: 西南科技大学生命科学与工程学院,固体废物处理与资源化教育部重点实验室

    基金: 国家重点基础研究发展计划(“973”计划:2014CB846003),国家重点研发计划项目(2016YFC0502204),国家自然科学基金项目(41272371,41572035,41502316)

    分类号: X703

    DOI: 10.19672/j.cnki.1003-6504.2019.01.009

    页码: 58-64

    总页数: 7

    文件大小: 2118K

    下载量: 413

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/2c9018d4479cc3305f89aa0c.html