溶胶-凝胶制备ZnO薄膜对含氮有机污染物的光电催化降解研究

溶胶-凝胶制备ZnO薄膜对含氮有机污染物的光电催化降解研究

论文摘要

本论文利用溶胶-凝胶技术制备了具有良好光电催化活性的ZnO薄膜,并与H2O2联用,利用光电催化技术对含氮有机污染物的降解处理,主要研究内容如下:(1)以导电玻璃为基底,利用溶胶-凝胶技术制备ZnO薄膜。并采用电化学和表面测试分析进行膜表征,包括伏安特性曲线、电流响应(CA)、交流阻抗(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD),分别对ZnO薄膜的光电化学性能、表面形貌和结构进行了表征分析。(2)研究了吡啶在ZnO薄膜的作用下光电催化效果,考察了不同影响因素对吡啶降解的影响,结果表明:当H2O2浓度为3.0mmol/L,外加电压为1.0V,pH呈碱性时,0.36mmol/L的吡啶在1.5h的降解率可达98%以上。而且初始浓度越小,降解速度越快,随着吡啶的降解,氨氮与硝态氮的生成量越来越大,吡啶中的N元素最终以氨氮和硝态氮的形式存在,COD的降解率为79.33%。(3)研究了对硝基苯酚在ZnO薄膜的作用下光电催化效果,优化了实验影响因素,结果表明:在H2O2浓度为7.5mmol/L,外加电压为1.0V,pH为弱酸性,0.1mmol/LPNP在20min的降解率可达99%以上。且初始浓度与降解速度呈反比,随着PNP的降解完成发现,PNP中的N元素最终以硝酸根离子(NO3-)的形式存在,COD的降解率为86.01%。(4)以甲基橙(MO)为降解目标物,研究其在ZnO薄膜作用下的光电催化降解,结果表明甲基橙的ZnO光电催化效果不是很明显,当H2O2浓度为6.0mmol/L,外加电压为1.0V,pH=3.00时,0.04mmol/LMO的降解速率最快。且初始浓度越小,降解速度越快,对最终产物的测定结果显示,MO中的N元素最终以氨氮和硝态氮的形式存在。COD的降解率为75.47%。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 含氮有机污染物及其传统处理方法
  • 1.3 光电催化技术
  • 1.4 半导体纳米氧化锌(ZnO)的研究现状及应用
  • 1.5 溶胶-凝胶(Sol-Gel)法
  • 1.6 本论文的研究目的及意义
  • 2 溶胶-凝胶制备ZnO 薄膜及其性能表征
  • 2.1 引言
  • 2.2 溶胶-凝胶制备纳米氧化锌薄膜
  • 2.3 溶胶-凝胶ZnO 薄膜的性能分析
  • 2.4 本章小结
  • 3 溶胶-凝胶制备ZnO 膜电极光电催化降解吡啶
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验步骤与方法
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.4 本章小结
  • 4 溶胶-凝胶制备ZnO 膜电极光电催化降解4-硝基酚
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验步骤与方法
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.4 本章小结
  • 5 溶胶-凝胶制备ZnO 膜电极光电催化降解甲基橙
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验步骤与方法
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.4 本章小结
  • 6 全文总结
  • 6.1 实验成果总结
  • 6.2 进一步实验的建议
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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