ZIF-8@TiO2 光催化降解有机污染物及生物质碳点在光催化研究中的应用

[目的]采用ZIF-8@TiO2 复合光催化剂通过吸附-光催化技术来降解刚果红、中性红和碱性品红染料。[方法]TiO2 掺杂不同量的碘化钾(KI)采用溶胶-凝胶法制得TiO2(KI),在 300oC下煅烧生成锐钛矿型TiO2,采用溶剂热合成法制得 ZIF-8@TiO2(KI)用于光催化降解刚果红;TiO2 掺杂不同量的稀土Gd,采用溶胶-凝胶法制得TiO2(Gd),在 400oC下煅烧生成锐钛矿型TiO2,采用溶剂热合成法制得ZIF-8@TiO2(Gd)用于光催化降解中性红;采用溶胶-凝胶法制得TiO2,在 700oC下煅烧生成锐钛矿型和金红石型混合的TiO2,添加稀土金属Eu通过溶剂热合成法制备ZIF-8(Eu)@TiO2用于光催化降解碱性品红。[结果]紫外光下,TiO2(5%KI)催化效率最高,刚果红染料降解效率为 95.21%,TiO2(5%KI)与ZIF-8 复合后极大的提高了其降解效率,循环使用四次后催化效率为 76.42%。TiO2(0.3%Gd)催化效率最高,紫外光下催化反应 1 h后,中性红降解效率为 94.53%。TiO2(0.3%Gd)与ZIF-8 复合后提高了光催化效率,循环使用四次后催化效率为 69.14%。ZIF-8(5%Eu)@TiO2 的催化效率最高,在紫外光下,催化反应 1 h后,碱性品红的降解效率为 99%。循环使用四次后催化效率为 90.84%。[结论]在ZIF-8@TiO2 体系中掺杂适量的非金属元素I和稀土元素Gd、Eu都可提高ZIF-8@TiO2 光催化降解染料的性能,ZIF-8 的高比表面积为光催化反应提供了足够的反应位点,有效抑制了光生电子和空穴的复合并扩大了材料的光响应范围,提高了复合材料的光降解效率。 对生物质碳点在光催化中的应用进行了展望,讲述了碳点在光催化中的作用机理,结合文献分析碳点对光催化材料结构和性能的影响规律,并从化学改性的角度阐述碳点在未来光催化领域中的发展方向。