锐钛矿TiO 2 基薄膜紫外和可见光催化脱除VOCs的研究

发布时间：2022-12-22 19:32

　　挥发性有机物（VOCs）是雾霾诱因之一,亦是室内空气主要污染物。光催化技术适用于降解低浓度VOCs以净化空气。（1）甲苯是一种常见VOCs污染物,结构稳定,其降解反应涉及多步骤过程,可伴随产生多种具有同样毒性的中间产物。甲苯完全氧化至CO₂的研究,对大气环境治理、人居环境改善显得非常有意义。TiO₂是一种广泛使用的光催化剂且多为粉末型,而薄膜型光催化剂是未来重要研究方向。已有文献报道TiO₂薄膜光催化氧化甲苯及其机理,但只涉及甲苯的部分降解并非完全转化为CO₂。湿度是光催化完全氧化甲苯的重要因素。关于TiO₂薄膜光催化完全氧化甲苯的性能以及湿度对其反应机理影响,目前尚无文献报道。（2）由于局限于较大带隙能（3-3.2 eV）,在紫外光（仅约占5%太阳光谱）照射条件下,TiO₂才具有光催化活性,故将TiO₂改性使其具有可见光催化活性是研究热点。极少见文献报道薄膜型Au/TiO₂可见光催化降解VOCs。本论文利用大气... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 挥发性有机物(VOCs)的来源及危害
    1.2 挥发性有机物的脱除方法
        1.2.1 等离子体法
        1.2.2 热催化法
        1.2.3 光催化法
    1.3 TiO_2光催化机理及现状
        1.3.1 TiO_2的光催化机理
        1.3.2 TiO_2薄膜的制备方法
        1.3.3 TiO_2的改性
    1.4 光催化脱除VOCs研究进展
        1.4.1 TiO_2薄膜光催化氧化甲苯的研究进展
        1.4.2 可见光光催化脱除VOCs的研究进展
    1.5 研究内容与意义
2 实验部分
    2.1 实验仪器与药品
        2.1.1 主要实验药品
        2.1.2 主要实验仪器
    2.2 光催化剂的制备
        2.2.1 TiO_2薄膜的制备
        2.2.2 Au/TiO_2薄膜的制备
    2.3 TiO_2薄膜的表征
        2.3.1 扫描电子显微镜表征(SEM)
        2.3.2 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.3 紫外-可见吸收光谱分析(UV-Vis)
        2.3.4 紫外光光电流表征
        2.3.5 原位漫反射红外光谱分析(In-situDRIFT)
    2.4 Au/TiO_2薄膜的表征
        2.4.1 Au负载量测定(ICP)与单位膜面积Au和TiO_2质量
        2.4.2 扫描电子显微镜表征(SEM)
        2.4.3 X射线衍射分析(XRD)
        2.4.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.4.5 紫外-可见吸收光谱分析(UV-Vis)
        2.4.6 荧光光谱分析(PL)
        2.4.7 可见光光电流表征
    2.5 光催化活性评价
        2.5.1 TiO_2薄膜的紫外光光催化活性评价
        2.5.2 Au/TiO_2薄膜的可见光光催化活性评价
3 锐钛矿TiO_2透明薄膜光催化完全氧化甲苯与湿度的影响
    3.1 锐钛矿TiO_2透明薄膜的表征
        3.1.1 扫描电子显微镜
        3.1.2 X射线衍射
        3.1.3 紫外-可见吸收光谱
        3.1.4 紫外光光电流
    3.2 湿度对甲苯至CO_2转化率的影响
    3.3 湿度对光催化完全氧化甲苯机理的影响
        3.3.1 甲苯的吸附
        3.3.2 干气氛与湿气氛对甲苯氧化反应产物的影响
        3.3.3 光催化氧化甲苯的机理
    3.4 本章小结
4 Au/TiO_2薄膜的制备、表征以及可见光催化脱除甲醛
    4.1 Au/TiO_2薄膜的制备
    4.2 形貌、结构与表面化学态
        4.2.1 扫描电子显微镜
        4.2.2 X射线衍射
        4.2.3 X射线光电子能谱
        4.2.4 电感耦合等离子体发射光谱
    4.3 光学性能分析
        4.3.1 紫外-可见吸收光谱
        4.3.2 荧光光谱
    4.4 可见光光电流
    4.5 可见光催化活性评价
    4.6 制备条件、形态结构与可见光光催化活性的联系
        4.6.1 Au/TiO_2薄膜形态结构与制备条件的联系
        4.6.2 Au/TiO_2薄膜光学性能、光催化活性与其形态结构的联系
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]LED可见光下Au/TiO2光催化氧化甲醛表观动力学[J]. 朱晓兵,金灿,李小松,刘景林,刘晨阳,刘潇钰.  化工学报. 2017(S1)
[2]组合型Pt/TiO2催化剂用于低温催化甲苯完全氧化[J]. 敖平,许响生,徐潇潇,李加衡,严新焕.  物理化学学报. 2014(05)
[3]环境中的VOCs及其危害[J]. 杨新兴,李世莲,尉鹏,冯丽华.  前沿科学. 2013(04)
[4]大气中VOCs分布特征和来源的研究进展[J]. 熊振华,钱枫,苏荣荣.  环境科学与技术. 2013(S2)
[5]室内甲醛污染对人类健康影响的研究进展[J]. 罗晓红,顾艳.  职业与健康. 2011(21)
[6]多孔TiO2薄膜的制备研究进展[J]. 王达,刘建敏,周曦亚.  材料导报. 2011(05)
[7]吸附-光催化联用去除室内挥发性有机物[J]. 孙剑,李晓辉,刘守新.  化学进展. 2009(10)
[8]含碳纳米C-TiO2薄膜光催化降解气相甲苯研究[J]. 谢洪勇,张亚宁,徐巧莲.  环境科学与技术. 2008(03)
[9]TiO2-SnO2复合纳米膜的制备及其光催化降解甲苯的活性[J]. 彭峰,任艳群.  催化学报. 2003(04)
[10]室内空气污染与健康[J]. 伊冰.  国外医学(卫生学分册). 2001(03)

硕士论文
[1]我国工业源VOCs排放时空分布特征与控制策略研究[D]. 杨利娴.华南理工大学 2012



本文编号：3723907