2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、近些年來(lái),環(huán)境水資源中的各種殘留的藥物類(lèi)和染料類(lèi)污染物的去除依然是環(huán)保領(lǐng)域的關(guān)鍵和熱點(diǎn)。光催化降解技術(shù)與傳統(tǒng)的生化和物理水體凈化方法相比較,具有利用綠色能源(太陽(yáng)光或人工燈源)、設(shè)備簡(jiǎn)易且操作方便、適用污染物種類(lèi)廣泛、深度反應(yīng)且無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),因此被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)環(huán)保的環(huán)境凈化技術(shù)。二氧化鈦(Ti02)是研究最廣的傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料之一,無(wú)毒、穩(wěn)定性較好、光催化性能較強(qiáng),在空氣凈化和水污染治理方面得到廣泛研究和應(yīng)用。但是Ti02僅對(duì)紫外光有

2、響應(yīng)效果,而紫外光僅占太陽(yáng)光的4%,同時(shí)Ti02內(nèi)部光生電子和空穴復(fù)合概率比較髙,限制其實(shí)際應(yīng)用。因此,當(dāng)前光催化領(lǐng)域研宄一個(gè)重點(diǎn)就是設(shè)計(jì)可見(jiàn)光響應(yīng)型髙效半導(dǎo)體光催化劑。
  本文通過(guò)引入反應(yīng)型離子液體,溶劑熱法合成溴化氧鉍(BiOBr)納米片半導(dǎo)體材料,通過(guò)多種表征分析半導(dǎo)體材料的化學(xué)組成、微觀形貌和光學(xué)性質(zhì)等。并對(duì)BiOBr納米片進(jìn)行改性,成功合成出g-C3N4/BiOBr和FeWOa/BiOBr復(fù)合半導(dǎo)體材料,同時(shí)通過(guò)調(diào)控g

3、-C3N4和FeWO4的含量來(lái)最大程度的提升納米片狀BiOBr在可見(jiàn)光照射下降解污染物的能力。另外,本文還結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和表征測(cè)試結(jié)果分析半導(dǎo)體光催化材料可能的污染物降解機(jī)理,主要研宄內(nèi)容如下:
  (1)以甘露醇溶液為溶劑,反應(yīng)型離子液體溴代N-丁基-N-甲基哌啶C[PP14]Br)和Bi(NO3)3+5 H2O為原料,溶劑熱法合成納米片狀BiOBr(IL)半導(dǎo)體材料,作為光催化劑。通過(guò)X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透

4、射電鏡(TEM)、能譜(EDS)、X射線光電子能譜(XPS)和紫外-可見(jiàn)漫反射光譜(DRS)等表征來(lái)測(cè)試所制備催化劑的組成、元素價(jià)態(tài)、形貌以及光學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明離子液體[PP14]Br在制備過(guò)程中可作為溴源、模板劑和溶劑。瞬態(tài)光電流響應(yīng)、電化學(xué)阻抗(EIS)和分子熒光光譜(PL)測(cè)試結(jié)果顯示BiOBr(IL)納米片具有更高的光生電子和空穴的分離遷移效率??梢?jiàn)光條件下對(duì)羅丹明B(RhB)和環(huán)丙沙星(CIP)的降解實(shí)驗(yàn)表明,離子液體的引入有

5、利于提升BiOBr材料的光催化性能。此外,結(jié)合表征結(jié)果和自由基捕獲實(shí)驗(yàn)分析其可能的光催化降解機(jī)理,其中主要參與降解的活性物種是超氧自由基和空穴。
  (2)在反應(yīng)型離子液體體系中溶劑熱法復(fù)合g-C3N4,成功合成g-C3N4/BiOBr復(fù)合材料。通過(guò)X RD、Mapping、XPS、EDS、TEMFT-IR、DRS和瞬態(tài)光電流等測(cè)試手段分析g-C3N4/BiOBr復(fù)合光催化材料的組成、元素分布、微觀形貌、光吸收以及載流子分離效率等

6、性質(zhì)。以羅丹明B和四環(huán)素(TC)為降解底物,比較不同復(fù)合催化劑的性能,結(jié)果表明g-C3N4材料的引入有利于提升BiOBr材料的光催化降解效率,同時(shí)g-C3N4/BiOBr復(fù)合光催化劑對(duì)RhB的可見(jiàn)光催化降解反應(yīng)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模擬。當(dāng)g-C3N4的復(fù)合比例為3wt%時(shí),復(fù)合材料表現(xiàn)出最佳降解活性,對(duì)羅丹明B的降解效率達(dá)到單體BiOBr的2.3倍。此外,結(jié)合表征測(cè)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析g-C3N4/BiOBr復(fù)合材料可能的降解機(jī)理。
  (

7、3)利用溶劑熱法合成FeWO4/BiOBr復(fù)合光催化材料,通過(guò)XRD、FT-IR、TEM、EDS、SEM、DRS、PL和 EIS等方法分析復(fù)合材料的組成、晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌、光學(xué)性質(zhì)等。電化學(xué)阻抗(EIS)測(cè)試結(jié)果揭示FeWO4的復(fù)合有利于光催化劑的電子傳遞,加速?gòu)?fù)合光催化劑的光生電子和空穴的分離和轉(zhuǎn)移,與分子熒光光譜(PL)測(cè)試結(jié)果相對(duì)應(yīng)。在50μLH2O2的作用下對(duì)羅丹明B污染物的降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在可見(jiàn)光下照射20min后,3wt

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