金属酞菁(MPc)/电纺碳纳米纤维(CNFs)异质结材料的构筑及可见光催化性质研究

基本信息
批准号:51302063
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:郭增彩
学科分类:
依托单位:河北工程大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李萍,连一苇,郝勇静,李海玲,李攀,张霞
关键词:
光催化剂碳纳米纤维异质结酞菁
结项摘要

Waste water problems are becoming more and more serious. Photocatalysis, as a "green" technique, offers great potential for complete elimination of toxic chemicals in the waste-water treatment through its efficiency and broad applicability. Among all kinds of photocatalyst,metal phthalocyanines might use sunlight as the energy source to degrade organic pollutions and widely used for waste-water treatment because of the intense absorption bands in the longer wavelength region of the visible light in a solar spectra. However, metal phthalocyanines suffer from considerable recombination of the photogenerated electron-hole pairs for low quantum yield and the difficulty in separating the nanostructural photocatalysts for large-scale applications. In this item, we plan to fabricate MPc/CNFs heterostructures. The one-dimensional CNFs have been widely used as ideal electron pathways owing to their good conductivity, which make it possible that electrons leaving from a depleted region based on the fact the CNFs have a higher work function than MPc into the CNFs could be captured and transported through highly conductive long CNFs. The synergistic effect between CNFs and MPc might lead to the high catalytic efficiency. Meanwhile, the MPc/CNFs nanofiber heterostructures could be reclaimed easily by sedimentation without a decrease of the photocatalytic activity due to the large length to diameter ratio of CNFs and the one-dimensional nanostructural property.

污水问题日益严重,光催化作用因其对污染物降解彻底、有效而被认为是处理污水问题的绿色途径。在各类光催化材料中,金属酞菁光催化剂在可见光区域有强烈的吸收,能利用太阳光有效降解各种有机污染物,从而解决了传统光催化剂对太阳能利用率低的难题,被广泛应用于污水处理方面。尽管如此,金属酞菁光催化剂在实际使用过程中的量子化产率和回收再利用率仍有待提高。本项目拟将金属酞菁(MPc)与一维电纺碳纳米纤维(CNFs)复合,构建MPc/CNFs异质结光催化材料。利用一维电纺碳纳米纤维高导电性能,易于捕获传输光生电子特性抑制酞菁光生电子和空穴的复合,从而提高光催化效率。同时,利用CNFs的长径比,错综交织成的纳米网毡结构易于自沉降的性能解决光催化材料的回收再利用难的问题。

项目摘要

可见光光催化剂对污水处理应用中,提高其光量子产率以及循环利用率是目前的研究热点,本项目主要研究内容是围绕在可见光区域有强烈吸收的金属酞菁(MPc)与一维电纺碳纳米纤维(CNFs)复合,构建MPc/CNFs异质结光催化材料,利用CNFs的高导电性减少MPc光生电子和空穴的复合几率,同时,利用CNFs的长径比,错综交织成的纳米网毡结构易于自沉降的性能解决光催化材料的回收再利用难的问题。通过研究发现,溶剂热制备的金属铁酞菁在可见光照下5h对罗丹明B的降解率达到90%,远高于P25,且形貌易于控制。而将铁酞菁与电纺CNFs复合后,经3h的可见光照后,光催化剂对罗丹明B的降解率达到91%以上,且复合催化剂材料易于回收再利用,经过三次循环使用,催化剂的催化效率无明显降低,光电流响应测试显示TNFePc/CNFs异质结的电流密度有明显的增强,约为纯铁酞菁的1.8倍,说明,与CNFs复合后,实现了光生电子和空穴的有效分离,提高了金属酞菁的光催化效率。通过 改变溶剂热反应条件可以调控铁酞菁在CNFs上的覆盖密度,且不同覆盖密度下的TNFePc/CNFs异质结材料在可见光照下,可实现对甲基橙的有效降解。本研究为提高光催化剂的催化效率,降低催化剂的循环再利用成本提供了实验基础和理论指导。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
4

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
5

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190411-143
发表时间:2020

郭增彩的其他基金

相似国自然基金

1

三维开放微纳结构卤氧化铋(BiOX)/电纺碳纳米纤维(CNFs)异质结材料的构筑及其可见光催化性能研究

批准号:51272041
批准年份:2012
负责人:邵长路
学科分类:E0205
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

新型窄带隙钒酸盐/电纺碳纳米纤维异质结材料的制备及其可见光催化性能研究

批准号:51402082
批准年份:2014
负责人:母静波
学科分类:E0205
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

可见-近红外光响应的金属酞菁/Bi2MoO6纳米管异质结光催化剂的构筑及其性能研究

批准号:51402076
批准年份:2014
负责人:张明义
学科分类:E0205
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

铟基硫化物(AInxSy)/电纺碳纳米纤维/贵金属三元复合材料的构筑及其可见光催化性能研究

批准号:51602006
批准年份:2016
负责人:张鑫
学科分类:E0205
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目