碘磷摻三氧化鎢光催化降解印染廢水

近20%的水污染是由皮革和紡織工業造成的。紡織廢水中含有大量有機污染物,其中包括工業上廣泛使用的染料。同時,印染廢水也造成了用水問題和健康問題。
 
半導體光催化處理確保以無害的產品環保去除紡織廢水中的有毒污染物。許多半導體光催化材料,如ZnO、TiO2、SnO2、MoS2、V2O5、WO2等已被使用。三氧化鎢(WO3)具有帶隙小、電致變色、光致變色和氣致變色等特性,是一種很有前途的光催化材料。但是,它具有較低的光能轉換率和較低的導帶。同時黃酸棗 (Spondias mombin)也被應用在WO3納米顆粒的綠色合成中。碘磷摻三氧化鎢是用磷(P)和碘(I)共摻雜三氧化鎢製備並可用於光催化降解印染廢水,結果表明三氧化鎢的光催化活性得到了很大的提高。 I-P共摻雜WO3複合材料的製備過程如下:
 
I-P 共摻雜 WO3 的 SEM 圖像
 
將50g黃酸棗 (Spondias mombin)樹葉磨粉倒入回流瓶中的500cm3甲醇中回流2h。提取物用細布過濾,然後在旋轉蒸發儀上蒸發。將半乾提取物稱重,放入無菌瓶中並儲存在冰箱中直至進一步分析。碘和磷共摻雜的WO3納米複合材料(I-P-WO3)合成如下;首先,在 250cm3 錐形瓶中稱取 20cm3 黃酸棗提取物,並與 100cm3 0.06M 仲鎢酸銨混合。隨後,加入2%碘化銨和磷酸銨,然後在磁力攪拌器上以150rpm攪拌1小時以形成均勻溶液。所得沉澱物靜置24小時,倒出上清液,用蒸餾水洗滌沉澱物數次,去除多餘的植物提取物和其他雜質。將所得沉澱物在烘箱中在 80°C 下乾燥 6 小時,並在烘箱中在 550°C 下煅燒 2 小時。
 
黃酸棗樹圖片
 
最後,納米材料通過 HRSEM、HRTEM、BET、UV-Visible、EDS、XRD 和 XPS 進行表徵。以總有機碳(TOC)和化學需氧量(COD)為指標,測試評價合成的WO3納米材料對印染廢水的光氧化效果。
 
綜上所述,碘磷摻三氧化鎢是用磷(P)和碘(I)共摻雜三氧化鎢製備並可用於光催化降解印染廢水,結果表明三氧化鎢的光催化活性得到了很大的提高。紫外-可見漫反射光譜顯示未摻雜WO3的帶隙能量為2.61 eV,I-P共摻雜WO3納米複合材料的帶隙能量為2.02 eV。 I-P共摻雜WO3的表面積(416.18m2/g)高於未摻雜WO3的表面積(352.49m2/g)。與未摻雜的 WO3 樣品相比,I-P 共摻雜的 WO3 納米複合材料顯示出最高的 TOC 和 COD 還原光催化活性,分別約為 93.40% 和 95.14%。研究發現,帶隙能低、BET 比表面積大和多孔結構多的材料表現出更高的光催化活性。
 

 

 

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