Z型复合催化剂g-C3N4/Vo-ZnO光催化活性的研究

随着科学技术的不断进步和经济的快速发展,人类对自然资源的需求量越来越大,在开发利用自然资源的同时,大量的有机污染物也随之进入自然环境.这些物质不仅污染环境、破坏生态,更对人类的生活和健康带来了巨大的威胁.研究证实,半导体光催化剂在光照条件下可以破坏有机污染物的分子结构,最终将其氧化降解成CO2、H2O或其它不会对环境产生二次污染的小分子,从而净化水质.近年来,有关光催化降解有机污染物的报道日益增多. ZnO作为一种广泛研究的光催化降解材料,因其无毒、低成本和高效等特点而具有一定的应用前景.但是ZnO较大的禁带宽度(3.24 eV)导致其只能吸收紫外光部分,而对可见光的吸收效率很小,极大地制约了其实际应用.除此之外, ZnO受光激发产生的电子-空穴分离效率较低、光催化过程中的光腐蚀严重也是制约其实际应用的重要因素.为了提高ZnO的光催化活性和稳定性,本文合成了用g-C3N4修饰的氧空位型ZnO(g-C3N4/Vo-ZnO)复合催化剂,在有效调控ZnO半导体能带结构的同时,通过负载一定量的g-C3N4以降低光生电子-空穴对的复合速率和反应过程中ZnO的光腐蚀,增强催化剂的光催化活性和稳定性.本文首先合成前驱体Zn(OH)F,然后焙烧三聚氰胺和Zn(OH)F的混合物得到g-C3N4/Vo-ZnO复合催化剂,并采用电子顺磁共振波谱(EPR)、紫外-可见光谱(UV-vis)、高分辨透射电镜(HRTEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征了它们的结构及其性质. EPR结果表明,ZnO焙烧后具有一定浓度的氧空位,导致其禁带宽度由3.24 eV降至3.09 eV,因而提高了ZnO对可见光的吸收效率. UV-vis结果显示, Vo-ZnO复合g-C3N4后对可见光的吸收显著增强. HRTEM和FT-IR结果均表明, g-C3N4纳米片和Vo-ZnO颗粒之间通过共价键形成了强耦合,这对g-C3N4/Vo-ZnO复合催化剂中光生载流子的传送和光生电子-空穴对的有效分离起到重要作用.可见光催化降解甲基橙(MO)和腐殖酸(HA)的实验进一步证明, g-C3N4/Vo-ZnO复合材料具有较好的光催化活性,优于单一的g-C3N4或Vo-ZnO材料.同时还发现, g-C3N4的负载量对光催化活性有显著影响,当氮化碳的负载量为1 wt%时,所制材料具有最高的光催化活性：可见光照射60 min后,MO降解率可达到93%, HA降解率为80%.复合材料光催化活性的增强一方面是因为氧空位的形成减小了ZnO的禁带宽度,使得ZnO对可见光的吸收能力大大增强;另一方面, g-C3N4和Vo-ZnO的能带符合了Z型催化机理所需的有效能带匹配,使得光生电子-空穴对得到了有效的分离,从而提高了光催化活性.降解MO的循环实验表明, g-C3N4/Vo-ZnO催化剂具有很好的稳定性且不容易发生光腐蚀.与此同时,我们对比了用不同方法制备的g-C3N4/ZnO材料的催化性能.结果显示,本文制备的g-C3N4/Vo-ZnO复合材料具有更好的降解效率.总体而言,对于降解有机污染物, g-C3N4/Vo-ZnO可能是一个更为有效可行的催化体系.此外,本文也为设计与制备其他新型光催化剂提供了一条新的思路.     

醇预处理载体制备的 Ir-Re/SiO2催化剂上甘油氢解反应

甘油是生物柴油的副产物,将其转化为高附加值的化学品,能提高生物柴油产业的经济性.1,3-丙二醇是聚酯和聚氨酯的单体,也用于合成医药和用作有机合成中间体,甘油直接催化氢解反应制1,3-丙二醇极具发展潜力.另外,甘油是生物质转化的重要平台分子之一,与目标产物的分子结构相比较,生物质平台分子通常含有过多的含氧基团,尤其是多余的羟基,通过甘油氢解反应研究多羟基的选择性活化和脱除,可以加深对生物质脱氧规律的认识.因此,研究甘油氢解反应制1,3-丙二醇催化剂和工艺,不仅具有潜在的应用前景,而且具有重要理论价值.然而,目前的甘油氢解催化剂性能还不够高,我们希望通过一些表面改性的方法处理载体硅胶,从而改变金属前驱体与载体表面的作用.因此,本文使用 C1–C4的正构醇处理硅胶载体,其负载的 Ir-Re催化剂上甘油氢解反应转化率从42.7%提高到59.5%,仲羟基脱除收率从21.6%提高到28.3%.研究发现,当处理载体所用正构醇的碳数从1增加到3时,对应催化剂上甘油转化率逐渐增加至最高;但当使用更正丁醇时,对应催化剂上甘油转化率下降.为了探究催化剂活性改变的原因,我们首先采用红外光谱(FT-IR)和氮气物理吸附确定烷氧基基团嫁接到硅胶载体上.程序升温还原结果发现,预处理载体相应的催化剂开始还原温度降低,表明在这些催化剂上形成了颗粒尺寸较小的Ir粒子. X-射线衍射分析发现,在新鲜的和使用后的催化剂上均未检测出Re物种的衍射峰,说明Re高度分散于催化剂表面.吸附吡啶的FT-IR结果表明,未处理和丙醇预处理硅胶负载的催化剂上均没有强酸位,它们的B/L酸比值相近,约为3.3.催化剂的吸附COFT-IR结果表明, CO线性吸附于Ir/SiO2催化剂上的主要吸收峰位置在2084 cm–1;而Re的加入使得该吸收峰红移,表明Ir和ReOx物种之间存在相互作用.透射电镜(TEM)、H2-程序升温脱附和NH3-程序升温脱附结果发现,醇预处理催化剂上具有更多的Ir-ReOx界面,而界面位点的数量与甘油转化率大小一致,表明Ir-ReOx位点可能就是甘油氢解的活性中心.反应后催化剂的TEM结果表明,醇预处理催化剂上的Ir颗粒要小于未处理催化剂的,其中丙醇预处理硅胶负载的催化剂上Ir粒径最小.这是由于醇处理催化剂上存在很多孤立的Si–OH,它们与金属前驱体相互作用有利于形成较小的金属颗粒.这些孤立的Si-OH则是由于表面烷氧基基团的隔离作用所形成的.当处理载体所用正构醇的碳数从1增加到3时,烷氧基的碳链变长,分隔作用越好,阻止金属前驱体聚集的程度越强,因而Ir物种和Re物种的分散度增加.但是当处理醇的碳数增加到4时,形成的表面烷氧基基团可能阻止了Re物种和Ir物种间相互作用,从而使得Ir和Re物种的分散度均降低,相应催化剂活性随之降低.     

大型海藻龙须菜蛋白提取及双向电泳体系的优化

本文以龙须菜为材料,比较了尿素/硫脲法,改良丙酮沉淀法,Trizol法3种不同蛋白质提取方法;并从胶条长度及pH范围,上样量,分离胶浓度等因素探讨了双向电泳技术体系的优化.结果表明:采用Trizol法辅以超声破碎提取龙须菜总蛋白效果优于尿素/硫脲法和改良丙酮沉淀法;同时,采用pH 4-7,11 cm胶条,上样量为800μg,分离胶浓度为12%的双向电泳条件可获得背景清晰,分辨率好的二维电泳图谱.该体系也可以为龙须菜属和江蓠属其他海藻的蛋白质双向电泳分析提供参考.     

浅谈班主任工作中的几点经验

班主任工作是学生管理工作中的重中之中。高职院校的班主任工作在工作过程中应紧紧把握学生特点,针对高职教育的特征,做好班主任工作。     

简析成语、名言在《马克思主义哲学》教学中的运用

运用中外通俗易懂的成语和名言警句对《马克思主义哲学》进行深入浅出、触类旁通的趣味教学和实践教学,从理论上提高青年学生对社会、对人生的科学认识,增强其对社会的辨别能力和对人生的驾驭能力。     

电工技术实践与教学探讨

针对《电工与电子技术》课程的特点,以提高教学质量和培养学生学习兴趣及能力为目的,在教学内容和方法等方面进行了深入探讨。     

差分脉冲伏安法测定卡托普利

本文基于金电极表面对巯基化合物的吸附作用,提出了一种简便灵敏的测定抗高血压药物卡托普利的新方法.研究了卡托普利在金电极上的伏安响应,优化了差分脉冲伏安法测定卡托普利的实验条件.研究结果表明:在0.217～3.04 mg/L的范围内,卡托普利的氧化峰电流与其浓度呈良好的线性关系,检出限为0.152 mg/L.测定药物中卡...     

细基江蓠繁枝变型在氮及铅胁迫下的响应

分别研究了细基江蓠在不同浓度氮和铅胁迫下的生理生化响应.结果显示,江蓠日特定生长率、可溶蛋白、藻红素含量随氮浓度增大而增大,均在氮浓度为200μmol/L时达到最大;随着铅浓度升高,江蓠的日特定生长率、可溶蛋白、藻红素、叶绿素a呈下降趋势,SOD、POD、GST的活性则呈现出先上升后下降的趋势.表明江蓠的生长状况与氮浓度具有一定的相关性;江蓠对低浓度铅胁迫具有一定的抵抗能力,受时间和浓度双重因子的制约.     

滤料粒径优化对海上油田生产污水水质控制的探索研究与应用

生产污水过滤器对于污水回注水质控制至关重要,油田现场以行多从滤器的过滤、反洗、再生角度出发研究水质的控制。现改为从过滤机理研究出发,通过阐述滤料粒径与污水回注水质中悬浮物固体含量的关系,提出粒径优化方案,并立足于矿场试验,取得了明显效果。     

相态可控硒化铜纳米粒子的超声合成

在水体系中,在超声辐射条件下合成了一系列的硒化铜纳米粒子,包括Cu3Se2、Cu2XSe和CuSe以及它们的掺杂态,通过改变反应物的配比以及在反应添加不同的配体可以有效控制合成的纳米粒子的相态和尺寸。合成样品的相态、形态尺寸通过XRD和TEM等技术进行了表征。