项目名称: MFC产电驱动-ZnFe2O4/TiO2可见光催化-H2O2氧化耦合体系构筑及协同降解作用机制研究

项目编号: No.51508420

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 其他

项目作者: 谢珊

作者单位: 五邑大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 研制和开发具有较高光量子效率和良好可见光响应能力的新型异质结型光催化材料对环境光催化技术的推广应用具有重要意义。本研究以ZnFe2O4和TiO2纳米管阵列为基础,合成具有良好可见光催化活性的ZnFe2O4/TiO2复合光催化剂,研究复合光催化剂降解典型染料污染物的光催化性能。将光催化与微生物燃料电池(MFC)技术结合,利用MFC为光催化过程提供外加电压,促进光生电子-空穴对的分离,提高光催化效率;利用光催化反应器石墨阴极产H2O2的能力,在ZnFe2O4/ TiO2阳极光催化降解污染物的同时,在石墨阴极上实现氧气还原产H2O2的过程,达到进一步提升污染物降解效果的目标。对该集成式MFC产电驱动-复合光催化剂可见光降解-H2O2氧化耦合体系的研究,促进了新型高效纳米复合光催化材料研究的发展,促进了光催化与MFC技术的结合,也有利于环境、化学和材料等学科的交叉融合,有着重要的学术意义。

中文关键词: 异质结型纳米光催化剂;光电催化降解;微生物燃料电池;;H2O2氧化

英文摘要: It is important to develop novel heterostructure nano-photocatalysts with high quantum efficiency and excellent visible-light respond for promotion the application of photocatalysis technique from the viewpoints of theory and application. This study is aimed to design and synthesize series of ZnFe2O4/TiO2 hybrids with excellent visible-light photocatalytic activities. The photocatalytic activities will be investigated by photocatalytic degradation of Methyl orange (MO) in wastewater under visible light irradiation. The microbial fuel cell (MFC)technique will be combined with photocatalysis as coupled system, and the voltage produced by MFC is applied to promote the separation of photo-electron and hole, which could increase the photocatalysis efficiency greatly. Carbon felt cathodes were used in photocatalysis reactor for oxygen is effectively reduced to H2O2 using this material. When the photoanode is illuminated, MO is photoxidized on its surface, while the photogenerated electron moved to the carbon felt cathode where oxygen was reduced to hydrogen peroxide, which also degraded MO. The synergistic effect and mechanism of MFC activated - ZnFe2O4/TiO2 visible light photocatalysis - H2O2 oxidation system will be studied. The study will not only provide a new thought and scientific basis for the preparation of the novel nano-photocatalysts, but also expand the field of MFC/Photocatalysis system in wastewater treatment. Moreover, it is of academic importance to promote the overlapping between corresponding disciplines including environment, chemistry, material and etc.

英文关键词: heterostructure nano-photocatalysts;photoelectrocatalysis degradation;microbial fuel cell;H2O2 oxidation

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