研究目的
设计并合成用于染料光催化降解的功能性纳米材料,具体方法是构建一种三维泡沫体系——以聚氨酯为载体支撑氧化石墨烯,并掺杂碳量子点和二氧化钛颗粒,从而提升可见光条件下的降解效率与材料重复使用性能。
研究成果
合成的CQDs/TiO2/GO泡沫在染料降解方面表现出高效的光催化性能、稳定性和可重复使用性,在水净化、油水分离和海水淡化领域具有应用潜力。未来工作应着眼于提升性能并探索更广泛的环境用途。
研究不足
该研究在工业应用的可扩展性方面可能存在局限,合成条件的潜在差异会影响重现性,且在不同环境条件下长期稳定性和效率方面还需进一步优化。
1:实验设计与方法选择:
研究采用原位水热法合成CQDs/TiO2颗粒,随后通过超声混合与多次浸渍法在聚氨酯泡沫(PUF)上制备掺杂CQDs/TiO2的三维GO泡沫。理论模型包含染料降解的光催化机制。
2:样品选择与数据来源:
样品包括不同反应时间(10、12、14小时)合成的CQDs/TiO2颗粒,以及用于降解测试的亚甲基蓝(MB)和罗丹明B等染料。数据源自紫外-可见光谱及其他表征技术。
3:14小时)合成的CQDs/TiO2颗粒,以及用于降解测试的亚甲基蓝(MB)和罗丹明B等染料。数据源自紫外-可见光谱及其他表征技术。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括扫描电镜(JSM-6700F,JEOL)、透射电镜(JEM-2100,JEOL)、原子力显微镜(布鲁克MultiMode 8)、X射线衍射仪(Ultima IV,日本科学株式会社)、X射线光电子能谱仪(ESCALAB 250,赛默飞世尔)、傅里叶变换红外光谱仪(尼高力NEXUS)、紫外-可见分光光度计及350瓦氙灯。材料包括天然石墨片、糠醛、四丁醇钛、TiO2 P25、各类酸碱试剂、巴斯夫聚氨酯泡沫(PUF)及合成的氧化石墨烯。
4:8)、X射线衍射仪(Ultima IV,日本科学株式会社)、X射线光电子能谱仪(ESCALAB 250,赛默飞世尔)、傅里叶变换红外光谱仪(尼高力NEXUS)、紫外-可见分光光度计及350瓦氙灯。材料包括天然石墨片、糠醛、四丁醇钛、TiO2 P各类酸碱试剂、巴斯夫聚氨酯泡沫(PUF)及合成的氧化石墨烯。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:包括水热法合成CQDs/TiO2、超声混合GO、通过多次浸渍干燥负载至PUF,以及在可见光照射下测试染料光催化降解(每小时取样进行紫外-可见分析)。
5:超声混合GO、通过多次浸渍干燥负载至PUF,以及在可见光照射下测试染料光催化降解(每小时取样进行紫外-可见分析)。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用紫外-可见光谱测定染料浓度降解,统计分析效率,并通过表征技术(SEM、TEM、XRD等)验证材料特性。
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Scanning Electron Microscope
JSM-6700F
JEOL
Used to obtain SEM images for morphological characterization of materials.
-
Transmission Electron Microscope
JEM-2100
JEOL
Used to obtain TEM images for detailed structural analysis.
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Atomic Force Microscope
MultiMode 8
Bruker
Used for AFM imaging to measure surface topography and particle size.
-
X-ray Photoelectron Spectroscopy
ESCALAB 250
Thermo Scientific
Used for XPS to detect elements and valence states.
-
X-ray Diffractometer
Ultima IV
Japan Science Co., Ltd.
Used for XRD analysis to identify crystal phases and structures.
-
Fourier Transform Infrared Spectrometer
Nicolet NEXUS
Thermo Scientific (implied, as Nicolet is part of Thermo)
Used for FT-IR analysis to detect functional groups.
-
Polyurethane Foam
Not specified
BASF SE
Used as a 3D support structure for loading GO and CQDs/TiO2 composites.
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Xenon Lamp
350 W
Not specified
Used as a light source for photocatalytic degradation experiments under visible light.
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