泡沫碳负载一维TiO2光热催化蒸发器的制备及污水蒸发降解性能

张义东, 袁家相, 方伟, 陆成龙, 陈辉, 何漩, 杜星, 李薇馨, 王大珩, 赵雷

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高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (10) : 101-111.

泡沫碳负载一维TiO2光热催化蒸发器的制备及污水蒸发降解性能

  • 张义东, 袁家相, 方伟, 陆成龙, 陈辉, 何漩, 杜星, 李薇馨, 王大珩, 赵雷
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摘要

界面光热水蒸发是极具研究前景的有机污水纯化技术,但也存在有机污染物在光热蒸发器表面沉积的问题.为此,本文将具有光催化效应的纳米TiO2引入到多孔泡沫碳光热吸收体中制备了复合光热催化蒸发器(CF@RT),并对复合材料的结构和光热催化性能进行了分析.结果表明,CF@RT中生长有大量直径约10 nm的一维TiO2纳米棒,纳米棒均匀分散在泡沫碳表面和孔结构中;TiO2的引入有效拓宽了材料对光的响应范围,使复合材料具备光热和光催化双功能;多孔泡沫碳通过吸收可见-红外光转换为热能实现水的蒸发,一维TiO2则通过吸收紫外光形成电子-空穴对,并通过氧化还原反应实现污染物降解.同时,泡沫碳和TiO2的结合还使光热和光催化之间存在协同促进效应,光催化过程能抑制污染物沉积,促进光热水蒸发性能持续提升,光热效应又可加速光生电子-空穴对的分离和迁移,促进光催化降解.在太阳光照射下,最优体系CF@RT160在2.5 h内使MB降解率达到74%,光热水蒸发率为0.89 kg·m-2·h-1,且经4次循环后,水蒸发率提升至0.95 kg·m-2·h-1.

关键词

泡沫碳 / 一维TiO2 / 光热水蒸发 / 光热催化

中图分类号

O643.36 / X703

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张义东, 袁家相, 方伟, 陆成龙, 陈辉, 何漩, 杜星, 李薇馨, 王大珩, 赵雷. 泡沫碳负载一维TiO2光热催化蒸发器的制备及污水蒸发降解性能. 高等学校化学学报. 2024, 45(10): 101-111

基金

国家自然科学基金(批准号:22105151,52305211); 湖北省重点研发计划项目(批准号:2022BAA094); 湖北省自然科学基金(批准号:2021CFB469,2022CFB626,2023AFB626); 湖北省教育厅科学技术研究项目(批准号:B2022017); 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室开放基金(批准号:G202407)资助

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