高温碳化合成木粉生物质炭-BiOBr复合光催化剂及其在有机污染物去除方面的应用
1.绪论
1.1染料污染概述
长期以来，染料及中间体生产行业一直难以摆脱人们印象中污染严重的形象。改革开放后，经过30多年与欧美及亚洲染料企业的激烈竞争，我国染料行业取得了产量和市场两大收获。染料产量占全球60%以上，市场份额占全球40%以上。然而，有收获就有牺牲。我们付出了巨大代价，环保欠账太多，造成环境严重污染，这些不争的现实情况历历在目。2004年四川沱江的川化股份公司第二化肥厂将大量的高浓度工业废水排进沱江致使当地百万群众饮水被中断，50万公斤网箱鱼死亡。同年，楚雄市龙川江发生严重的镉污染事件。经过相关部门对沿河入河排污口的排查，硫酸厂、冶炼厂等是这次重大污染事件的主要污染源。在染料生产和使用过程中约有10%~15%的染料随废水排放释放到环境中，这些废水中的染料极其稳定，进入环境水域中后难以自然降解，造成受污染水域色度增加，影响光线入射量，进而导致水生动植物不能进行正常的生命活动也就影响了生态平衡。更为严重的是染料多为有毒物质，具有致癌效应，对人类及其他生物的健康构成极大威胁。综上所述，染料废水具有COD浓度高、有机物含量高、可生化性差、色度高、成分复杂、毒性大等特点。
1.2光催化技术机理概述
光催化的研究起源于日本，在1972年日本的两位学者在杂志上就发表报道称发现了在光辐射的TiO2半导体电极和金属电极组成的电池中可持续发生水的氧化还原反应，产生H2。这一发现致使大量的科研工作者探索该过程的原理，力求提高光催化的效率。另外加拿大科学家John H.Carey在1976年研究时注意到了TiO2水体系在光照条件下可以非选择性的降解各类有机物并使之彻底矿化。在1997年，S.N.Frank等相继用多种催化剂进行了一系列的光解研究并得出相关结论。我国的光催化研究从八十年代中期开始，2005－2008年这个产业处于调整上升期，整个行业开始向理性化、规范化发展。在2003年，中科院理化所只金芳博士以无机纳米复合光功能材料的开发为研究重点，对光催化技术进行了深入的研究。标志着我国光催化行业正逐步走向标准化时代，虽然我国比美国、日本等国家迟进入这一领域的研究，但我国研究发展的速度相当快，但不管是从理论上或者是应用上解决可见光光催化和提高光催化的效率这两个重大难题，应是光催化技术研究的发展方向，仍然是广大科研人员应进行的课题。
1.3生物质碳材料概述
碳材料是重要的结构材料和功能材料，利用生物质原料制备各种碳材料，可以降低碳材料生产成本，实现碳材料的可持续发展。碳材料凭借着其良好的耐热性能、高导热系数、高电导率被广泛应用在化工、机械、电子等领域。大部分的生物质资源都含有丰富的碳元素，所以有丰富的原料可用来制备碳材料。目前，研究较多和应用比较广泛的新型生物质碳材料有各种生物质碳纤维、生物质活性碳纤维以及生物质碳分子筛。早在1850年英国人Swon就用面、竹等天然纤维制造碳丝，成为了研制黏胶碳纤维的前驱，2003年Peng等采用天然高相对分子质量纤维素为原料，制备了yocell纤维并把它作为碳纤维原丝又成功制得出强度高于黏胶基碳纤维的yocell基碳纤维。日本群岛大学的大谷教授在昭和42年研制成了木素基碳纤维。利用纤维素、木素等生物质原料制备碳纤维时，必须将其从生物质原料中分离出来再加工成碳纤维原丝。但由于制备工艺复杂而且造成的污染严重，日本的Tsu imoto在1985年将乙酰化木材溶于苯酚，加入固化剂加热后可生成树脂化溶液，以一定速度拉丝后并以一定速率加热使其硬化，900℃炭化制备出木材基碳纤维，实现了木材整体制备碳纤维。后来在2005年Kabe等人成功对液化木材利用“聚合物混合方法”制备出的碳纤维再进行800℃水蒸气活化制成木材活性碳纤维。除此之外，生物质原料因其本身含挥发分，低灰、结构均一，非常利于制备碳分子筛。Youssef在1981年对农业废弃物如甘蔗渣等用氯化锌和水蒸气活化制备出活性碳，未活化的木炭虽然具有分子筛的性能，但是吸附性差，灰分含量低的活性碳吸附性较好，且能够用做分子筛。
1.4研究目的
