超临界二氧化碳中耦合纳米半导体的制备及光催化处理有机氯代污染物的研究

A series of nanocomposites WO3-TiO2 supported onto mesoporous material SBA-15 are proposed to prepare in this project to catalyze photodegradation of chlorinated organic pollutants in wastewater under visible light. Supercritical carbon dioxide will be adopted as a reaction medium due to the environmentally benign features. These as-prepared nanocomposites will be favorable to photocatalysis under optimal conditions because of strong visible light response and high degradation efficiency. After photocatalysis, the procedure of nanocomposites synthesis will be carefuylly modified to optimize the catalytic ability. In addition, a mechanism of photodegradation will be speculated on the basis of intermediates and final products detected during the process.Ultimately, an efficient catalytic system is hopefully constructed aiming for complete degradation of chlorinated organics in wastewater.

本研究拟采用绿色环保的超临界二氧化碳为溶剂直接制备SBA-15介孔材料负载的耦合纳米半导体WO3-TiO2，根据制备条件的不同得到微观结构和微观形貌不同的催化体系。利用WO3-TiO2耦合材料的高可见光利用率和强催化降解功能，结合多孔材料的高比表面和强吸附特性，进行水体中有机氯代污染物的可见光光催化降解研究。通过分析光催化降解结果，优化催化剂结构，筛选最佳的降解条件，建立一套高效的催化体系。并通过分析反应中间体和反应最终产物的结构，推测可能的反应机理。本研究不仅为可见光光催化降解有机氯代污染物提供一种新方法，也为耦合纳米半导体在污染物治理和环境修复方面的应用提供经验积累。

毒性有机污染物诸如有机氯代污染物对水体和环境造成的危害不容忽视，通过现有技术手段很难彻底去除。在环境净化和新能源开发利用方面具有巨大潜力的光催化技术引起人们的普遍重视，而设计开发高效性能可控的光催化体系是该技术目前的核心问题。材料制备过程中往往采用毒性和挥发性较强的有机溶剂，易对环境和人体造成直接伤害。因此本项目采用绿色环保的超临界二氧化碳为溶剂制备SBA-15介孔材料负载的复合纳米半导体WO3-TiO2，根据制备条件的不同得到微观结构和形貌迥异的催化体系。利用复合材料高可见光利用率和强催化降解功能，结合多孔材料的高比表面和强吸附特性，进行水体中有毒有机污染物包括有机氯代污染物的可见光光催化降解研究。分析光催化降解结果，优化催化剂结构，筛选最佳的降解条件，建立了一套高效的催化体系，并对其降解过程进行了研究，推测可能的光催化降解机理。另外根据项目研究进展情况适当扩充了部分内容，筛选部分潜在能与本项目结合的材料进行制备和测试研究，使研究内容更为丰富。