聚丙烯腈纤维负载纳米二氧化钛材料的制备及应用

发布时间：2017-07-02 15:04

  本文关键词：聚丙烯腈纤维负载纳米二氧化钛材料的制备及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着城市化和工业化的不断发展,环境污染问题日趋严重,利用半导体TiO_2治理水污染和大气污染已成为大家普遍关注的问题。TiO_2由于自身的缺点在去除污染物中具有极大的局限性,首先TiO_2的禁带宽度(3.2eV)较宽只能接受380 nm以下紫外光,不能有效利用太阳能,更重要的是纳米TiO_2粉末经光催化反应后悬浮在溶液中很难回收利用。本文结合静电纺丝技术和水热(溶剂热)反应制备了TiO_2/PAN复合纳米纤维光催化材料,研究表明锐钛矿型TiO_2纳米晶体具有较小的尺寸和较高的结晶,并且成功地负载分散于PAN纳米纤维载体上。通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis/DRS、FT-IR等手段对复合纳米纤维进行分析表征。利用不同装置、改变TiO_2负载量、苯酚初始pH值、苯酚初始浓度等条件对TiO_2/PAN复合纳米纤维催化剂进行降解苯酚的研究,结果表明复合纳米纤维材料的光催化效率相对较高。自行设计组装光催化反应装置,以TiO_2/PAN复合纳米纤维作催化剂,应用光催化氧化工艺对模拟烟气同时脱硫脱硝技术进行实验研究。研究了钛的负载量、烟气的湿度、烟气流速、烟气入口温度等因素对脱硫脱硝效率的影响。结果表明,在最佳工艺条件下:钛的负载量6.78 At%、烟气的湿度5%、烟气流速200 m L/min、烟气入口温度40 0C,SO2的脱除效率为99.3%,NO的脱除效率为71.2%,同时也对催化剂的使用寿命和可循环再生性进行了分析。研究表明,二氧化钛(TiO_2)/聚丙烯腈(PAN)纳米复合材料具有较高的催化效率、较长的使用寿命和可再生重复利用性,在工业上具有很好的发展前景。
【关键词】：二氧化钛 聚丙烯腈 静电纺丝技术 水热法 光催化
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ342.94;TB332
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 前言7-19
• 1.1 环境污染7-9
• 1.1.1 水污染概述及处理方法7-8
• 1.1.2 大气污染概述及处理方法8-9
• 1.2 光催化技术概述9-12
• 1.2.1 半导体光催化技术的反应机理9-10
• 1.2.2 半导体光催化技术在实际中的应用10-12
• 1.2.3 实际中常见的光催化剂12
• 1.3 纳米二氧化钛光催化剂12-16
• 1.3.1 纳米二氧化钛的晶体结构12-13
• 1.3.2 纳米二氧化钛光催化现状13-16
• 1.4 静电纺丝技术16-17
• 1.5 水热（溶剂热）方法17
• 1.6 本论文的选题意义17-18
• 1.7 论文主要创新点及内容18-19
• 第二章 实验仪器设备、试剂及分析表征方法19-22
• 2.1 实验仪器设备和试剂19-20
• 2.1.1 实验仪器设备19
• 2.1.2 主要实验试剂19-20
• 2.2 分析表征方法20-22
• 2.2.1 X射线衍射（XRD）20
• 2.2.2 扫描电子显微镜（FESEM）20-21
• 2.2.3 透射电子显微镜（TEM）21
• 2.2.4 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）分析21
• 2.2.5 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）分析21
• 2.2.6 紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis/DRS）分析21-22
• 第三章 聚丙烯腈纤维负载纳米二氧化钛光催化降解苯酚22-34
• 3.1 引言22
• 3.2 实验部分22-25
• 3.2.1 催化剂的制备22-23
• 3.2.2 光催化反应装置23-24
• 3.2.3 二氧化钛/聚丙烯腈复合纳米材料光催化性能测试24-25
• 3.3 结果与讨论25-33
• 3.3.1 X射线衍射(XRD)分析25
• 3.3.2 扫描电镜(SEM)和X射线能量色散光谱(EDS)分析25-26
• 3.3.3 透射电镜(TEM)分析26-27
• 3.3.4 紫外-可见漫反射（UV-Vis/DRS）分析27-28
• 3.3.5 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析28
• 3.3.6 光催化氧化降解苯酚的研究28-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 TiO_2/PAN复合纳米纤维材料光催化脱硫脱硝的研究34-47
• 4.1 引言34
• 4.2 实验部分34-38
• 4.2.1 催化剂的制备34-35
• 4.2.2 主要装置35-37
• 4.2.3 实验测定方法37-38
• 4.3 结果与讨论38-46
• 4.3.1 X射线衍射(XRD)表征38
• 4.3.2 扫描电镜(SEM)和X射线能量色散光谱(EDS)表征38-39
• 4.3.3 透射电镜(TEM)表征39-40
• 4.3.4 光催化氧化同时脱硫脱硝40-44
• 4.3.5 催化剂寿命的评价及再生44-45
• 4.3.6 光催化脱硫脱硝反应机理45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 结论47-48
• 参考文献48-57
• 致谢57-58
• 作者简介58
• 攻读硕士学位期间发表论文58

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