研究目的
制备并表征三元光催化剂PEDOT@ZnO@MWCNTs,用于可见光照射下甲基橙染料的光降解。
研究成果
成功制备并表征了三元光催化剂PEDOT@ZnO@MWCNTs,在pH 3.5条件下对甲基橙进行可见光降解时展现出增强的光催化活性,效率达75%。电化学研究表明,其性能提升归因于可见光吸收、载流子分离及氧化还原特性。COD分析证实该催化剂具有良好的可重复使用性和矿化能力。
研究不足
光催化剂在连续多次使用后由于可用吸附位点减少导致可重复使用性下降。BET方法的假设可能不完全适用于微孔材料。技术限制导致无法共享原始/处理后的数据。
1:实验设计与方法选择:
采用化学氧化聚合法制备三元光催化剂PEDOT@ZnO@MWCNTs。制备过程包括酸处理法对MWCNTs进行功能化、超声法制备ZnO@MWCNTs复合体,以及在氮气氛围下以ZnO@MWCNTs为载体通过APS氧化EDOT聚合。研究方法包含光谱表征(紫外-可见、红外、X射线衍射)、形貌分析(扫描电镜、透射电镜)、电化学分析(循环伏安、电化学阻抗)及可见光下的光催化降解实验。
2:样品选择与数据来源:
样品包括功能化MWCNTs、ZnO纳米棒及所制光催化剂。以甲基橙(MO)染料作为目标污染物。数据源自实验室使用指定设备获取的实验结果。
3:实验仪器与材料清单:
仪器:飞利浦CM30透射电镜、日立U-3010紫外-可见分光光度计、珀金埃尔默RXI红外光谱仪、布鲁克D-8 Advance X射线衍射仪、卡尔蔡司EVO 18扫描电镜、corr test CS 2350电化学工作站、康塔Autosorb全自动气体吸附系统、Tejas Lele光催化反应器。材料:3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)、聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)、过二硫酸铵(APS)、ZnO纳米棒、MWCNTs、甲基橙染料、硫酸、硝酸、柠檬酸、氢氧化钠、双蒸水。
4:实验流程与操作步骤:
采用H2SO4/HNO3混合液对MWCNTs进行功能化处理,经回流、过滤和洗涤。通过超声法制备ZnO@MWCNTs。将APS加入EDOT/PSS分散液中,随后添加ZnO@MWCNTs,在氮气?;は陆涟?、离心、洗涤并干燥制得PEDOT@ZnO@MWCNTs。采用TEM、紫外-可见、红外、XRD、SEM、CV、EIS、BET进行表征。光降解实验:将光催化剂分散于MO溶液,避光磁力搅拌,可见光照射,定时取样,离心后进行紫外-可见分析。
5:数据分析方法:
通过吸光度衰减计算光降解效率,采用准一级动力学模型分析反应速率,通过循环伏安和电化学阻抗奈奎斯特图解析电化学数据,基于BET等温线和BJH法测定比表面积与孔隙率,通过COD分析评估矿化程度。
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