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光催化是一种针对于难降解有机污染物的非常卓越的技术,然而现在大部分的光催化剂很难实现高效利用太阳能快速降解有机污染物。本研究中合成了能在全光谱范围响应的光催化剂氧化银(Ag2O)、硫化铟(In2S3)以及构建了以二氧化钛(TiO2)为基础的TiO2/H2O2光热催化体系,热源的加入将TiO2的光响应范围从紫外区域拓展到了可见-近红外光区域。将In2S3和TiO2/H2O2体系应用于木素模型物愈疮木基甘油醇-β-愈疮木基醚以及碱木素的降解中,促进了光催化剂在木素生物质中的应用。 本研究主要内容包括:⑴实验表明Ag2O在UV光条件下2min就能有效的降解甲基橙(MO),在可见光下20min降解效率就能达到80%,近红外光条件下1h能达到60%的降解率。合成的窄带光催化剂Ag2O禁带宽度为1.28eV,使其具有近红外光催化效果。在进行的电子、空穴、臭氧、羟基自由基等活性物质的捕捉实验中发现空穴和臭氧是氧化银光催化中主要的起到降解作用的活性物质。微量的Ag单质出现促使了整个Ag2O体系的稳定性。⑵不同形貌的In2S3都具有一定的UV-Vis-NIR全光谱光催化效果。以Na2S为硫源合成的In2S3-1纳米粒子具有最小的比表面积65.6 m2/g,却具有最佳的光催化效果;而以胺基硫脲为硫源合成的 In2S3-2是由片状粒子组成的微球,具有最大的比表面积158.2 m2/g,却具有最差的光催化效果。In2S3的(311)晶面决定了In2S3的光催化效果;另外In2S3-1纳米粒子中出现少量的晶格氧也有可能是其光催化效果较佳的一个因素。在光催化降解中h+、O2-是引起MO降解的主要活性物质,而·OH是的量较少,但通过荧光探针实验证实了·OH的存在。⑶将In2S3纳米粒子应用于木素模型物的降解,其结果表明木素模型物愈疮木基甘油醇-β-愈疮木基醚在 In2S3光催化条件下主要发生的反应是(a)愈疮木基甘油醇-β-愈疮木基醚的β-O-4键的断裂,(b) Cα和Cγ位上的脱羟基反应,(c)脱甲氧基反应和(d)模型物分子的重排反应。进一步将In2S3纳米粒子用于碱木素的降解,发现In2S3也能有效地降解木素。⑷TiO2/H2O2光热催化体系的出现拓展了 TiO2的应用范围,催化反应中 TiO2表面与H2O2接触形成的表面Ti-OOH或者Ti-OH的氧物质,是体系具有催化效果的一个重要因素。TiO2/H2O2在加热条件下电子转移效率提高,TiO2本身的阻抗下降,并且在ESR谱中出现了羟基自由基·OH的信号,表明·OH是TiO2/H2O2光热催化降解的主要活性物质。碱木素的主要降解产物中存在着愈疮木酚和香草醇等高附加值产物,为将来利用木质素解聚提取高附加值产物提供了基础。