研究目的
合成并应用聚苯胺负载的Ag@TiO?纳米复合材料,在紫外和可见光照射下增强水中双酚A(BPA)的降解。
研究成果
PANI负载的Ag@TiO?纳米复合材料在紫外光和可见光下均能有效降解双酚A,去除率高达99.7%,这归因于其带隙减小、电荷分离增强以及空穴和超氧自由基的主导作用。该材料可多次循环使用且效率损失极小,展现出实际水处理应用的潜力。
研究不足
该研究仅限于特定催化剂负载量和双酚A浓度下的实验室规模实验;要实现工业化应用可能需要优化。未测试该纳米复合材料在自然阳光或不同水质基质下的性能。潜在局限性包括银的成本以及聚苯胺长期使用的稳定性。
1:实验设计与方法选择:
研究通过水热法合成TiO2纳米纤维,光还原沉积Ag纳米颗粒,并通过氧化聚合包覆PANI,制备用于双酚A光催化降解的纳米复合材料。理论模型采用Langmuir-Hinshelwood动力学进行降解分析。
2:样品选择与数据来源:
使用浓度为5 mg/L的双酚A溶液作为污染物。催化剂包括原始TiO2、Ag@TiO2和Ag@TiO2-PANI纳米复合材料。
3:Ag@TiO2和Ag@TiO2-PANI纳米复合材料。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括紫外-可见分光光度计、拉曼显微镜、XRD衍射仪、BET分析仪、SEM、TEM、XPS光谱仪、TGA分析仪、荧光光谱仪、HPLC系统、紫外灯(400 W汞灯)、可见光灯(500 W卤素灯)和高压灭菌器。材料包括苯胺、硝酸银、TTIP、异丙醇、乙酸、氢氧化钠、硝酸、氯化铁、甲醇、乙腈、盐酸、碘化钾、苯醌、乙醇、丙酮和超纯水。
4:实验步骤与操作流程:
合成步骤:水热法制备TiO2纳米纤维,光还原法制备Ag@TiO2,聚合反应制备Ag@TiO2-PANI。光催化测试:黑暗中吸附平衡30分钟,紫外或可见光照射,间隔取样,过滤后通过HPLC分析双酚A浓度。
5:数据分析方法:
通过浓度变化计算降解效率,采用Langmuir-Hinshelwood模型分析动力学,通过三次测量确保统计重现性。
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UV-Vis Spectrophotometer
Shimadzu 1700
Shimadzu
Measured UV-visible diffuse absorbance and reflectance spectra (DRS)
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WITec Confocal Raman Microscope
WITec
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Transmission Electron Microscope
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JEOL
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Thermogravimetric Analyzer
STA 7200RV HITACHI
HITACHI
Performed thermogravimetric analysis (TGA)
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Fluorescence Spectrometer
Perkin Elmer LS45
Perkin Elmer
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Agilent high-performance liquid chromatography
Agilent
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X-ray Diffractometer
Philips X'Pert PRO MPD
Philips
Conducted X-ray diffraction analysis
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Surface Area and Porosity Analyzer
Micromeritics ASAP 2020
Micromeritics
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Scanning Electron Microscope
VEGA3 TESCAN
TESCAN
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XPS Spectrophotometer
Physical Electronics Quantum 200
Physical Electronics
Conducted X-ray photoelectron spectroscopy analysis
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400 W mercury lamp
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500 W halogen lamp
Provided visible light for degradation experiments
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Autoclave
Used for hydrothermal synthesis of TiO2 nanofibers
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Water Purification System
Merck MiliQ
Merck
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