TiO_2/漂珠负载型光催化剂的制备及其光催化性能的研究

时间:2017-02-18 08:46 作者: 点击:次

本文利用粉煤灰漂珠作为载体,采用酸性溶胶法制备TiO2／漂珠复合材料,利用SEM、EDS、XRD、FT-IR等手段对材料的形貌、结构和组成进行了表征,同时通过反应过程中染料溶液紫外-可见光谱,TOC,COD的变化,对其光催化作用降解染料分子的影响因素以及染料分子降解的最终产物进行了研究。(1)制备了TiO2／漂珠光催化剂,考察了焙烧温度和TiO2含量对其结构和性能的影响。制备的TiO2／漂珠光催化剂保持了漂珠的空心球状结构,TiO2以锐钛矿与金红石混晶的形式负载于漂珠表面。负载后的TiO2／漂珠光催化剂光催化性能有极大提高。500℃焙烧,四次负载后的光催化剂TiO2含量为26.2%,具有最大的光催化活性。(2)通过对所制备的TiO2／漂珠光催化剂进行形貌分析,我们发现在制备TiO2／漂珠光催化剂的过程中,漂珠的形态没有变化。XRD分析数据表明,负载的TiO2在低温焙烧时首先以锐钛矿形式生成,随着焙烧温度的提高,TiO2的晶形向金红石型转化。最终制备的TiO2／漂珠光催化剂是锐钛矿／金红石型混晶。EDS能谱分析发现在负载四次时,制备的TiO2／漂珠光催化剂中Ti离子含量最高。(3)通过TiO2／漂珠光催化剂对甲基橙模拟染料废水的降解实验发现该,对于模拟染料废水,无论浓度高低,在选择适当光源的情况下,短时间内即可达到很好的脱色效果。通过分析降解后染料废水的紫外-可见光谱、化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC),结果表明染料吸附在光催化剂表面,在经历了一系列光催化氧化反应后,溶液中的偶氮染料最终完全矿化为CO2和无机离子,如NO3-、SO42-和NH4+。
TiO_2/漂珠光催化剂 结构 光催化降解 染料
摘要5-6
Abstract6-9
第一章 研究背景9-28
1.1 常见染料的分类9-10
1.2 染料的发色机理10
1.3 染料废水的来源和特点10-12
1.4 染料废水的处理方法12-21
1.4.1 染料废水的物理处理法12-16
1.4.2 染料废水的生物处理法16-17
1.4.3 染料废水的化学处理法17-21
1.5 半导体光催化法降解染料废水21-26
1.5.1 光催化降解反应机理21-22
1.5.2 影响光催化反应效率的因素22-26
1.6 负载型TiO_2光催化剂应用研究26-27
1.7 课题研究意义及目标27-28
第二章 TiO_2/漂珠负载型光催化剂的制备与表征28-39
2.1 原料、试剂和仪器、实验方法28-30
2.1.1 原料和试剂28-29
2.1.2 仪器设备29
2.1.3 实验方法29-30
2.2 TiO_2/漂珠负载型光催化剂的制备30-31
2.3 TiO_2/漂珠负载型光催化剂的表征31-39
2.3.1 XRD分析31-32
2.3.2 SEM分析32-35
2.3.3 EDS能谱分析35-36
2.3.4 IR分析36
2.3.5 负载型光催化剂TiO_2负载量的测定36-39
第三章 TiO_2/漂珠负载型光催化剂性能的研究39-48
3.1 原料、试剂和仪器、实验方法39-40
3.1.1 原料和试剂39
3.1.2 仪器设备39-40
3.2 降解率分析实验40-41
3.2.1 降解染料对象—甲基橙40-41
3.2.2 甲基橙溶液标准曲线的绘制41
3.2.3 降解率的计算41
3.3 实验结果与讨论41-48
3.3.1 不同焙烧温度对漂珠对负载型光催化剂性能的影响42-43
3.3.2 不同TiO_2负载次数对负载型光催化剂性能的影响43-45
3.3.3 不同甲基橙溶液初始浓度对负载型光催化剂性能的影响45-46
3.3.4 光源功率对光催化性能的影响46-48
第四章 TiO_2/漂珠光催化剂对甲基橙分子的降解产物的研究48-56
4.1 原料、试剂和仪器、实验方法48-51
4.1.1 原料和试剂48
4.1.2 仪器设备48-49
4.1.3 实验方法49-51
4.2 结果与讨论51-56
4.2.1 光催化降解紫外-可见光谱图分析51-52
4.2.2 体系COD值的变化52-53
4.2.3 体系TOC的变化53-54
4.2.4 最终矿化产物分析54-55
4.2.5 小结55-56
第五章 结论56-57
5.1 结论56
5.2 未来研究展望56-57
参考文献57-64