TiO 2 /硅藻土复合材料的金属掺杂与光催化性能研究

发布时间：2021-05-09 06:07

　　随着人类社会经济的发展,人们对生态环境保护和自身身体健康的关注度越来越高。目前,环境污染问题,尤其是大气和水体的污染,直接关系到人类的生存和经济社会的可持续发展。纳米TiO2光催化氧化技术已经被证实是一种能够利用光能对难降解有机污染物进行完全矿化分解的低能耗、高效率的处理技术,是最具应用前景的光催化氧化技术。纳米TiO2光催化氧化技术虽然已经在环保领域得到了一定程度上的应用,但是在实际使用过程中仍然存在分散性差、难以回收再利用、可见光利用率低等问题。硅藻土作为一种天然多孔矿物,在食品及药品过滤、空气及水体净化、保温隔音建材和工业催化剂载体等领域有着广泛应用。并且由于其具有丰富的孔结构,因此对环境污染物具有良好的吸附作用。但是在实际使用中存在脱附以及造成二次污染等问题。如果将纳米TiO2成功地负载于硅藻土表面,制备出纳米TiO2/硅藻土复合材料,用来治理空气及水体污染,既可克服纳米TiO2分散性差、难以回收再利用、硅藻土本身无法分解污染物的不足,又可综合二者的优势。本文以有机钛（即钛酸四丁酯）为钛源,采用溶胶-凝胶技术和控温煅烧晶化方法制备了纳米TiO2/硅藻土复合光催化材料,并在制备过... 

【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景及课题来源
    1.2 TiO_2光催化技术概述
        1.2.1 TiO_2的晶体结构
        1.2.2 TiO_2的光催化原理
    1.3 TiO_2光催化剂存在的问题及研究动向
        1.3.1 提高太阳能利用率
        1.3.2 提高量子效率
        1.3.3 抑制团聚并提高吸附量
        1.3.4 改进纳米TiO_2分离回收再利用效率
    1.4 TiO_2光催化剂的离子掺杂改性及固定化
        1.4.1 离子掺杂改性
        1.4.2 载体的主要类型及作用
        1.4.3 天然非金属矿物载体
        1.4.4 纳米TiO_2/非金属矿物复合光催化材料的制备方法
        1.4.5 纳米TiO_2/硅藻土复合光催化材料
    1.5 本论文的研究意义和研究内容
        1.5.1 研究意义及目的
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 研究方法及技术路线
    1.6 本章小结
第二章 实验原料、试剂、设备及研究方法
    2.1 实验原料、试剂、设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验试剂
        2.1.3 实验仪器、设备
    2.2 材料表征及性能测试
        2.2.1 化学组成与元素分布分析
        2.2.2 孔径及孔体积分析
        2.2.3 微观形貌分析
        2.2.4 X射线粉末衍射（XRD）分析
        2.2.5 拉曼光谱分析
        2.2.6 红外光谱分析
        2.2.7 X射线光电子能谱分析
        2.2.8 紫外-可见漫反射光谱分析
        2.2.9 光致发光光谱分析
        2.2.10吸附及光催化性能测试及分析
第三章 纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备与表征
    3.1 纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备
    3.2 制备过程主要影响因素
        3.2.1 溶剂比例[v(H2O)/v(HAc)]的影响
        3.2.2 TiO_2负载量的影响
        3.2.3 煅烧温度的影响
        3.2.4 纳米TiO_2/硅藻土复合材料中载体的作用
    3.3 本章小结
第四章 铈掺杂纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备与表征
    4.1 Ce-TiO_2/硅藻土复合材料的制备工艺
    4.2 Ce-TiO_2/硅藻土复合材料的紫外-可见光催化活性及掺杂机理
        4.2.1 物相分析
        4.2.2 微观结构分析
        4.2.3X射线光电子能谱分析
        4.2.4 紫外-可见漫反射光谱分析
        4.2.5 光致发光光谱分析
        4.2.6 光催化性能测试
        4.2.7 Ce掺杂改性机理
    4.3 本章小结
第五章 镧掺杂纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备与表征
    5.1 La掺杂纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备工艺
    5.2 La掺杂量对La-TiO_2/硅藻土的紫外-可见光催化活性的影响
        5.2.1 物相分析
        5.2.2 微观结构分析
        5.2.3 X射线光电子能谱分析
        5.2.4 紫外-可见漫反射光谱分析
        5.2.5 光致发光光谱分析
        5.2.6 光催化性能及掺杂改性机理
    5.3 本章小结
第六章 钒掺杂纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备与表征
    6.1 V-TiO_2/硅藻土复合材料的制备工艺
    6.2 V-TiO_2/硅藻土复合材料的紫外-可见光催化性能及掺杂机理
        6.2.1 物相分析
        6.2.2 微观结构分析
        6.2.3 X射线光电子能谱分析
        6.2.4 紫外-可见漫反射光谱分析
        6.2.5 光致发光光谱分析
        6.2.6 光催化性能测试
        6.2.7 V掺杂改性机理研究
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 论文的主要结论
    7.2 论文的创新之处
    7.3 论文有待深入研究的问题
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]煅烧温度对TiO2/硅藻土晶型结构与光催化性能的影响[J]. 汪滨,张广心,郑水林,刘泽宇.  无机材料学报. 2014(04)
[2]纳米-TiO2/膨胀珍珠岩复合光催化材料的制备与表征[J]. 卢芳慧,桂经亚,宋兵,金宝成,郑水林.  硅酸盐通报. 2013(04)
[3]纳米TiO2/蛋白土复合材料的制备与表征[J]. 刘超,郑水林,宋贝,王彤彤.  人工晶体学报. 2013(04)
[4]TiO2负载管状高岭土光催化剂的制备及其表征[J]. 邓中文,郑玉婴,龙海,杜琦峰,张由芳.  功能材料. 2013(06)
[5]云母负载TiO2/BiVO4复合光催化材料的制备及光催化性能研究[J]. 张绍岩,常永芳,牟微.  化工新型材料. 2012(10)
[6]蒙脱石负载纳米TiO2复合物的制备、表征及光催化性能研究[J]. 罗皓月,孙红娟,吕霞,岳萍.  非金属矿. 2012(05)
[7]悬浮型和负载型光催化反应体系的研究进展[J]. 姚林飞.  轻工科技. 2012(07)
[8]TiO2-Al2O3负载型催化剂的制备及其光催化性能[J]. 武小满,张宝珠,郭丽丽.  中国粉体技术. 2012(03)
[9]电气石/La/TiO2光催化材料的合成与表征[J]. 赵永明,蒙冕武,刘庆业,计小梅,魏跃林,艾浩,刘明登,邓希敏.  化工新型材料. 2012(06)
[10]铜铁双金属掺杂TiO2/膨润土光催化降解直接天蓝染料性能研究[J]. 朱鹏飞,刘梅,李黎明,宋诚.  非金属矿. 2012(01)

博士论文
[1]硅藻土选矿及硅藻功能材料的制备与性能研究[D]. 孙志明.中国矿业大学（北京） 2014
[2]高岭石基纳米TiO2复合光催化材料研究[D]. 雷绍民.武汉理工大学 2006

硕士论文
[1]负载型复合光催化剂的制备及降解车内甲醛的实验研究[D]. 檀科明.重庆大学 2012



本文编号：3176773