MoS 2 基催化材料的构建及其生物光电降解左氧氟沙星性能研究
发布时间：2024-02-20 06:21
光电催化(Photoelectrocatalysis,PEC)是一种光耦合电催化的绿色化学技术,能够借助太阳能和电场的协同驱动作用实现污染物高效去除及能源转化产氢,具有反应条件温和及环境友好等优点,在环境废水中污染物处理和能源催化领域有着广阔的应用前景。从能效低和电极材料有限角度来看,如何进一步开发高效的光电催化材料依旧是光电催化领域的关键问题。与传统的光电催化相比,微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)因其特有的微生物催化废水转化为电能及有价值的化学产品等优势,广泛地引起了人们的关注。同时,考虑到光电催化与微生物燃料电池耦合系统(PEC-MFC)形式上单一,耦合协同降解污染物的机理阐述不明,如何实现多技术耦合系统同步去除抗生素的研究是环境水体污染亟待解决的科学问题。基于高催化活性材料的耦合系统催化活性的探讨,本文围绕抗生素左氧氟沙星(Levofloxacin,LEV)废水的处理,分别开展了三维(3D)、二维(2D)、零维(0D)空间上调控MoS2催化材料的表面活性位点以及合成方法的优化分别改善了其微观形貌及电子结构,结合多谱学表征手段和理论计算系统地深入探讨...
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要英文缩写对照表
主要符号表
1 绪论
1.1 引言
1.2 MoS2半导体研究概述
1.2.1 MoS2晶体结构
1.2.2 MoS2制备方法
1.2.3 MoS2基复合材料研究
1.2.4 MoS2材料的应用
1.3 MFC研究概述
1.3.1 MFC类型
1.3.2 MFC的应用
1.3.3 MFC耦合系统
1.4 本文主要研究思路与内容
1.4.1 选题依据及研究意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
2 自组装三维MoS2花球修饰TiO2 NTs电极的构建及LEV去除机制研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 电极制备
2.2.3 MoS2/TiO2催化剂的表征及分析手段
2.2.4 MoS2/TiO2电极的电化学表征考察
2.2.5 光电耦合系统降解污染物
2.3 结果与讨论
2.3.1 MoS2/TiO2复合电极的微观形貌分析
2.3.2 MoS2/TiO2复合催化剂的晶型与组成分析
2.3.3 MoS2/TiO2复合电极的光学特性
2.3.4 MoS2/TiO2电极光电化学测试
2.3.5 复合催化剂的光电活性考察
2.3.6 光电催化降解机理探讨
2.4 本章小结
3 FePO4基单室空气阴极MFC构建及LEV原位检测
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与仪器
3.2.2 反应器组装和运行
3.2.3 SCMFC电化学性能
3.2.4 生物检测性能
3.2.5 催化剂物理化学性质表征
3.2.6 密度泛函数理论(DFT)计算
3.3 结果与讨论
3.3.1 催化剂形貌及结构表征
3.3.2 SCMFC活性考察
3.3.3 SCMFC对LEV在线监测
3.4 本章小结
4 MFC驱动0D/1D MoS2/TiO2基光电催化系统对LEV去除研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 催化剂制备
4.2.3 SCMFC-PEC耦合系统的构建
4.2.4 催化剂表征及耦合系统活性评价
4.2.5 量化计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 MoS2 QDs尺寸和光学分析
4.3.2 MoS2 QDs/TiO2 NTs催化剂结构和光学特性
4.3.3 光电催化活性研究
4.3.4 SCMFC-PEC耦合系统降解LEV
4.3.5 LEV降解路径和产物分析
4.3.6 活性物种及降解机理探讨
4.4 本章小结
5 光驱动生物电化学系统合成2D/1D MoS2/PDA/TiO2材料及其催化性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料与仪器
5.2.2 催化剂制备
5.2.3 PMFC搭建和运行
5.2.4 生物合成MoS2催化剂
5.2.5 PMFC-PEC耦合系统活性考察
5.2.6 催化剂表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 MoS2催化剂合成时间优化
5.3.2 MoS2/PDA/TiO2电极结构、成分及光学分析
5.3.3 MoS2/PDA/TiO2电极光电表征
5.3.4 PMFC系统产氢性能
5.3.5 PMFC-PEC耦合系统降解LEV
5.3.6 耦合系统催化机理探讨
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点摘要
6.3 展望
参考文献
附件Ⅰ 3D海胆状MoS2/C催化剂的设计及其超声光催化降解LEV
附件Ⅱ MFC制备高纯度碳量子点及其应用
作者简介
攻读博士学位期间科研成果及科研项目
致谢
本文编号：3903976
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要英文缩写对照表
主要符号表
1 绪论
1.1 引言
1.2 MoS2半导体研究概述
1.2.1 MoS2晶体结构
1.2.2 MoS2制备方法
1.2.3 MoS2基复合材料研究
1.2.4 MoS2材料的应用
1.3 MFC研究概述
1.3.1 MFC类型
1.3.2 MFC的应用
1.3.3 MFC耦合系统
1.4 本文主要研究思路与内容
1.4.1 选题依据及研究意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
2 自组装三维MoS2花球修饰TiO2 NTs电极的构建及LEV去除机制研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 电极制备
2.2.3 MoS2/TiO2催化剂的表征及分析手段
2.2.4 MoS2/TiO2电极的电化学表征考察
2.2.5 光电耦合系统降解污染物
2.3 结果与讨论
2.3.1 MoS2/TiO2复合电极的微观形貌分析
2.3.2 MoS2/TiO2复合催化剂的晶型与组成分析
2.3.3 MoS2/TiO2复合电极的光学特性
2.3.4 MoS2/TiO2电极光电化学测试
2.3.5 复合催化剂的光电活性考察
2.3.6 光电催化降解机理探讨
2.4 本章小结
3 FePO4基单室空气阴极MFC构建及LEV原位检测
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与仪器
3.2.2 反应器组装和运行
3.2.3 SCMFC电化学性能
3.2.4 生物检测性能
3.2.5 催化剂物理化学性质表征
3.2.6 密度泛函数理论(DFT)计算
3.3 结果与讨论
3.3.1 催化剂形貌及结构表征
3.3.2 SCMFC活性考察
3.3.3 SCMFC对LEV在线监测
3.4 本章小结
4 MFC驱动0D/1D MoS2/TiO2基光电催化系统对LEV去除研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 催化剂制备
4.2.3 SCMFC-PEC耦合系统的构建
4.2.4 催化剂表征及耦合系统活性评价
4.2.5 量化计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 MoS2 QDs尺寸和光学分析
4.3.2 MoS2 QDs/TiO2 NTs催化剂结构和光学特性
4.3.3 光电催化活性研究
4.3.4 SCMFC-PEC耦合系统降解LEV
4.3.5 LEV降解路径和产物分析
4.3.6 活性物种及降解机理探讨
4.4 本章小结
5 光驱动生物电化学系统合成2D/1D MoS2/PDA/TiO2材料及其催化性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料与仪器
5.2.2 催化剂制备
5.2.3 PMFC搭建和运行
5.2.4 生物合成MoS2催化剂
5.2.5 PMFC-PEC耦合系统活性考察
5.2.6 催化剂表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 MoS2催化剂合成时间优化
5.3.2 MoS2/PDA/TiO2电极结构、成分及光学分析
5.3.3 MoS2/PDA/TiO2电极光电表征
5.3.4 PMFC系统产氢性能
5.3.5 PMFC-PEC耦合系统降解LEV
5.3.6 耦合系统催化机理探讨
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点摘要
6.3 展望
参考文献
附件Ⅰ 3D海胆状MoS2/C催化剂的设计及其超声光催化降解LEV
附件Ⅱ MFC制备高纯度碳量子点及其应用
作者简介
攻读博士学位期间科研成果及科研项目
致谢
本文编号：3903976
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