二氧化锡复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

作     者：胡文科 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚焕玫;莫创荣

授予年度：2018年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：SnO2 复合 光催化 甲基橙 水热法 

摘      要：印染废水是一种难处理的废水,具有水量大、化学需氧量(COD)高、颜色深等特点。随着人们对环境质量越来越重视,寻求更环保、高效、低能的技术手段处理它是必然的选择,光催化技术的兴起与这一要求正好是相符的。SnO2材料由于其较好的光电特性,在电池、气敏传感和光催化方面被广泛研究。本文制备了 3种不同的SnO2复合光催化剂,研究了材料在不同条件下降解甲基橙溶液的光催化效果。采用水热法,合成了不同质量比的高岭土/SnO2/Sn2+复合光催化剂,对光催化剂的形貌、特性等进行表征研究。结果显示,高岭土较好的融合在SnO2/Sn2+晶格中,复合光催化剂中含有Sn2+,外形呈现无规则,有明显团聚现象,里面的晶格与SnO2(110)晶面相符,条纹间距为0.335nm。适量高岭土的掺杂降低了 SnO2/Sn2+的禁带宽,提高了 SnO2/Sn2+在可见光条件下的光催化性能,4%高岭土 SnO2/Sn2+的禁带宽为2.62eV。对高岭土/SnO2/Sn2+光催化剂降解甲基橙的不同因素研究,发现4%高岭土/SnO2/Sn2+的催化效果最佳,在500W氙灯条件下、甲基橙溶液为10mg/L、光催化剂为50mg、光反应120分钟(min),甲基橙溶液的的降解率可达98.2%。随着光催化剂的质量增加,催化效果有一个明显的提升;在酸性条件下的降解效果更好;随着甲基橙溶液的浓度升高,降解率会下降,但降解的甲基橙总量变多。合成了不同摩尔比的SnO2/SnWO4复合光催化剂。复合材料由不规则纳米片组成,纳米片有较明显的团聚现象,SnO2与SnWO4较好的按照摩尔比复合成功,SnO2/SnWO4复合材料有效的降低了 Sn02的禁带宽,其在可见条件下具有一定催化效果。对SnO2/SnWO4的光催化性能研究,Sn02与SnWO4的复合能有效提高光催化剂的活性,SnO2/SnWO4(1:2)复合光催化剂对甲基橙的降解率为58.7%,而SnWO4仅为7.0%,对不同质量光催化剂的催化效果研究,发现75mg的SnO2/SnWO4(1:2)的光催化效果最佳,酸性条件有利于甲基橙溶液的降解,循环使用5次之后降解率仍然可达到50.0%以上。利用水热法,合成了不同质量比Ni0.5Zn0.4Cu0.1Fe2O4/SnO2磁性复合光催化剂,Ni0.5Zn0.4Cu0.1Fe2O4的粒径为10nm-30nm,由球形颗粒物组成,与SnO2复合之后,粒径变大,Ni0.5Zn0.4Cu0.1Fe2O4/SnO2复合物具有较好的磁性,更易于回收。Ni0.5Zn0.4Cu0.1Fe2O4/SnO2在汞灯条件下具有较好的光催化活性,光催化剂为50mg、复合质量比为1:1、甲基橙浓度为20mg/L的时候、60分钟甲基橙可降解68.8%;pH值在碱性条件下Ni0.5Zn0.4Cu0.1Fe2O4/SnO2(1:1)催化剂具有较好的活性;循环使用3次仍然具有较好的催化活性。