纳米材料在有机污染物的降解与快速分析检测中的应用

纳米材料在有机污染物的降解与快速分析检测中的应用

作者:师大云端图书馆 时间:2015-06-01 分类:期刊论文 喜欢:3130
师大云端图书馆

【摘要】能源和环境是人类在21世纪所面临的两大问题,半导体光催化材料在解决环境污染和能源短缺方面有着巨大的应用前景。利用太阳能进行光催化一直是人们研究的热点,光催化技术由于其价格便宜,环境友好,稳定性高等优点,在环境污染控制领域具有广泛的应用前景。半导体光催化是近年来国内外最活跃的研究领域之一,尤其是随着纳米技术的飞速发展,光催化纳米材料通过吸收太阳光,可以直接分解环境污染物,无二次污染,所以深入研究纳米半导体光催化剂对于从根本上解决环境污染问题具有重大的意义。纳米TiO2作为纳米材料的一员,具有优异的光催化活性和光电特性。自1972年Fujishima发现了在TiO2电极上光分解水制氢的作用以来,人们对TiO2的光催化特性进行了大量的研究,其在光电转换、污染物降解、自洁净、传感器以及潜在的癌症治疗等高新技术领域显示出广阔的应用前景。TiO2纳米管阵列具有表面形貌均一、比表面积大、孔径长度可调、高度取向、以及独特的电学、光学特性,自2001年被首次阳极氧化法制备以来,引起极大的研究兴趣。已有研究表明TiO2纳米管阵列材料在光催化及传感领域具有广泛的应用前景。然而由于二氧化钛的禁带宽度较大(锐钛型及金红石型二氧化钛的禁带宽度分别为3.2eV和3.0eV),只能吸收紫外光,而紫外光仅占太阳光的5%左右,相反可见光则占太阳光能量的约46%,对太阳能的利用率低。因此使二氧化钛对可见光产生响应从而提高二氧化钛半导体材料的太阳光利用效率是目前的研究热点。另外TiO2半导体材料导电率低,不能有效传递光生载流子,使得光生电子容易与光生空穴复合,降低了其光电转化效率。本论文针对以上问题开展研究,以有机污染物的去除及快速筛查为目标,以提高二氧化钛纳米管阵列的光/电催化活性为研究重点,通过对TiO2纳米管阵列材料进行修饰和改良,以提高对太阳光的利用率和光电转化效率,及在有机污染物去除和生物传感领域的应用研究。具体研究内容如下:(1)CdTe/TiO2纳米管的制备表征和光催化的研究:采用脉冲电沉积技术,将与太阳光能带匹配的窄带半导体CdTe纳米颗粒修饰到TiO2纳米管阵列中,由于CdTe的能带Eg-1.5eV,与太阳光能量最佳匹配,是合适的窄禁带半导体,能有效吸收可见光。应用该材料对有毒的有机污染物对硝基苯酚(PNP)在可见光照射下进行了光催化降解研究。以对硝基苯酚为目标物,探讨了CdTe/TiO2纳米管阵列电极的光催化氧化性能和影响PNP光催化降解效率的因素。结果表明影响PNP光催化降解效率的两个主要因素为目标物的初始浓度和溶液的pH值,其优化条件分别为:10mg/L,pH~3。在氙灯照射下2个小时内,35毫升10mg/LPNP的去除率几乎100%(第2章)。(2)CdTe/Au-TiO2光电免疫传感检测持久性有机污染物三(2,3–二溴丙基)异氰脲酸酯(TBC):采用简单的脉冲电沉积方法,将CdTe和Au纳米粒子同时共沉积到Ti02纳米管阵列上,构建了光电性能良好的CdTe/Au-TiO2光电传感电极。因为贵金属Au的工作函比Ti02半导体的工作函高,光生电子从Ti02迁移到邻近金属纳米颗粒上,导致在每个金属纳米颗粒与Ti02纳米管接触面区域形成肖特基势垒。肖特基势垒起到了有效的“电子陷阱”作用,避免了光生电子与空穴的复合,从而提高电极材料的光电催化活性。同时贵金属材料优良的导电性能有利于电子传导。以CdTe/Au-TiO2纳米管阵列为基底所构建的无标记光电化学免疫传感器,对持久性有机污染物三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯(TBC)表现超灵敏,高选择性响应,对5.0×10-11~5.0×10-5M范围内的TBC浓度有线性响应,检测下限为50pM。并应用于湘江水样和浏阳河中水样TBC的定量检测(第3章)。(3)通过化学修饰方法使单分散的二氧化硅凝胶纳米粒子作为表面纳米印记结构的印记模板分子的支撑体,构建一种基于分子印迹聚合物的纳米粒子荧光光传感器。该传感器对持久性有机污染物全氟辛烷磺酸钠(PFOS)表现超灵敏,高选择性响应,对5.57~48.54ugL-1(10.36nM~90.2nM)浓度范围内的PFOS有线性响应,检测下限为5.57ugL-1(10.36nM,第4章)。
【作者】冯辉;
【导师】蔡青云;
【作者基本信息】湖南大学,分析化学,2014,博士
【关键词】二氧化钛纳米管阵列;半导体;贵金属;光催化反应;二氧化硅纳米粒子;分子印迹;环境污染;传感;

【参考文献】
[1]李程昊,詹鹏,文劲宇,罗卫华,高凯,张忠林.适用于大规模风电并网的多端柔性直流输电系统控制策略[J].电力系统自动化,2015,11:1-7.
[2]田涛.商业空间尺度研究[D].中央美术学院,设计艺术学,2013,硕士.
[3]张弛.财政金融交互影响视角下我国国家财政安全预警系统研究[D].湖南师范大学,企业管理,2013,硕士.
[4]徐道钫.关于上海只用一个空港的设想[J].上海建设科技.1997(02)
[5]汪剑.开阳磷矿中深孔回采爆破参数优化试验研究[D].中南大学,矿业工程,2004,硕士.
[6]白璐.高精度速率伺服系统分析与控制设计[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[7]邱志明.复杂场景下运动目标跟踪方法研究[D].上海大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[8]蔡壮.“在意识中在”—海德格尔对黑格尔“精神现象学”的解读[D].海南大学,外国哲学,2012,硕士.
[9]宋斯阳.水利枢纽数字水利信息系统的分析与设计[D].长安大学,大地测量学与测量工程,2013,硕士.
[10]董慧宇.服务质量对关系质量的影响研究[D].浙江大学,2013.
[11]陈会平.论公司社会治理[D].复旦大学,民商法,2013,博士.
[12]邓从杰.大学物理实验学习与教学方法的探讨[D].大连理工大学,理论物理,2013,硕士.
[13]矫德群.美国量化宽松货币政策对中国货币流动性影响的实证分析[D].吉林大学,数量经济学,2014,硕士.
[14]张淑溢.雷达散射截面积计量技术研究[D].北京交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[15]李虎.内燃机车水阻试验台微机检测系统的研究[D].西南交通大学,车辆工程,2003,硕士.
[16]胡海洋.主流意识形态认同的文化主体性研究[D].安徽大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[17]庞韶宁,李介谷,杨杰.模式挖掘中的知识条纹表示过程研究[J].自动化学报,2001,01:31-38.
[18]刘国华.水泥回转窑多变量智能控制系统的设计与开发[D].安徽大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[19]邓太萍.IRT计时与非计时模型在瑞文标准推理测验应用中的比较研究[D].江西师范大学,基础心理学,2004,硕士.
[20]曾鹏.新型碳基复合材料的制备及其光催化制氢性能研究[D].武汉大学,2012.
[21]姜嘉可.超声检测技术在冶金工业中的应用[J].冶金自动化,1980,03:45-50.
[22]丁亚慧.自然的融合与超越[D].中央美术学院,设计艺术学,2013,硕士.
[23]孟祥领.基于标杆管理的我国商业银行竞争力研究[D].山东财经大学,金融(专业学位),2013,硕士.
[24]周辰晨.“优容”口腔护理020电子商务平台商业计划书[D].浙江工商大学,国际商务,2013,硕士.
[25]李锋.水力除焦钻具位移实时监测系统的研究[D].大连理工大学,机械工程,2003,硕士.
[26]蒋笑冰.DS-CDMA/TD-SCDMA系统中多用户检测技术的研究[D].北京交通大学,2008.
[27]许天红.网络零售企业经营模式研究[D].首都经济贸易大学,产业经济学,2014,硕士.
[28]于洪娟.创意人员创意能力研究[D].哈尔滨工业大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[29]殷琴.煤炭经济运行风险评价研究[D].中国矿业大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[30]田城.猪胞内劳森菌检测方法的建立及其培养方法的初探[D].南京农业大学,预防兽医学,2012,硕士.
[31]姚林虎.滤泡辅助性T细胞及白细胞介素-21、CXCL13在强直性脊柱炎中的作用研究[D].河北医科大学,内科学,2014,硕士.
[32]罗艳.福利多元主义视角下少数民族农民养老方式研究[D].华中科技大学,社会保障,2013,硕士.
[33]贺艳.磨粒叶序排布外圆砂轮的制备及其磨削机理的若干研究[D].沈阳理工大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[34]葛梅.中日女性择偶观的比较研究[D].华中师范大学,日语语言文学,2014,硕士.
[35]游佳斌,邹艳波,赵鸿.石墨烯声子谱研究[J].新疆师范大学学报(自然科学版),2010,03:20-25.
[36]王鸿.区域制度环境对辽宁民办高等教育发展作用研究[D].东北大学,教育经济管理,2010,硕士.
[37]张海亮.食用油品种溯源分子分型技术研究[D].南京财经大学,食品科学,2012,硕士.
[38]丁国君.动车组制动控制系统故障诊断方法研究[D].北京交通大学,2013.
[39]曹海燕.VOD生产指导系统的参数自学习方法应用研究[D].西安电子科技大学,控制理论与控制工程,2012,硕士.
[40]孙明轩,李芝乐,朱胜.多变量非线性系统的变阶采样迭代学习控制[J].自动化学报,2013,07:1027-1036.
[41]王丽萍.基于远程监控的中央空调测控系统的研究[D].杭州电子科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[42]张卫丰,徐宝文,周晓宇,李东,许蕾.元搜索引擎研究[J].计算机科学,2001,08:36-41+35.
[43]王虹现.机载合成孔径雷达成像算法及实时处理研究[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2004,硕士.
[44]陶华.ETC电子不停车收费系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程(专业学位),2012,硕士.
[45]胡晓丽.我国税务代理行业存在问题及发展对策[D].河北经贸大学,税务,2014,硕士.
[46]马波,裘正定.图像编码中双正交小波基能量聚集特性的度量[J].自动化学报,2000,05:704-706.
[47]宋仙萍.大豆DELLA基因GmGAI1α参与赤霉素信号传导途径的功能分析[D].东北农业大学,作物(专业学位),2013,硕士.
[48]高娃.拉西东日布及其编辑出版活动研究[D].内蒙古大学,新闻学,2014,硕士.
[49]罗文勇.防病毒从CSS开始[J].中国计算机用户.2004(49)
[50]马照泽.中国农村社会养老保险制度变迁研究[D].吉林大学,马克思主义发展史,2014,硕士.

相关推荐
更多