高炉渣纤维表面改性研究

发布时间：2017-09-02 17:06

  本文关键词：高炉渣纤维表面改性研究

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【摘要】：TiO_2被认为是最理想的光催化剂,但TiO_2粉体存在易聚集和难于回收等缺点,将TiO_2负载到载体上能够有效改善Ti O_2颗粒的分散性和可回收性。高炉渣纤维(BFSF)比表面积大,成本低,透光性好,来源广泛,是TiO_2光催化材料的理想载体。论文通过浸渍涂覆法制备了高炉渣纤维负载SiO_2和TiO_2复合材料(Ti O_2/SiO_2/BFSF)和高炉渣纤维负载氟碳清漆(FEVE)和TiO_2复合材料(TiO_2/FEVE/BFSF),利用XRD、SEM、EDS、差热热重、N2吸附脱附、Zeta电位和纳米粒度分析仪等近代表征手段对合成的样品进行表征。紫外光照下,以亚甲基蓝为光降解物,评价样品的光催化活性。主要研究结果如下:(1)水酯比1:4、醇酯比1:25条件下制备的溶胶,经450℃煅烧获得的TiO_2粉体为锐钛矿晶型,平均晶粒尺寸为19.8 nm,比表面积为70.158m2.g-1,具有较高的光催化活性。(2)SiO_2/BFSF负载3次Ti O_2溶胶,经450℃煅烧2.5 h时,获得TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料,复合材料表面均匀密实的包覆了一层锐钛矿型Ti O_2,紫外光照射180 min时,亚甲基蓝的降解率为96.1%。重复利用4次,亚甲基蓝的降解率依然能够达到70%。(3)BFSF表面负载Si O_2可以抑制TiO_2晶粒长大,增加Ti O_2负载量和提高样品的光催化活性。(4)负载分散系中蒸馏水与氟碳清漆(FEVE)体积比为50,Ti O_2浓度为20g/L,负载3次时,Ti O_2/FEVE/BFSF复合材料表面均匀的布满了TiO_2,复合材料对亚甲基蓝的降解率达到97.8%,循环利用4次,降解率依然可以达到67%。(5)TiO_2/SiO_2/BFSF和TiO_2/FEVE/BFSF复合材料的耐水性和耐碱性较BFSF明显增强。
【关键词】：光催化 二氧化钛 高炉渣纤维 氟碳清漆(FEVE) 硅溶胶
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB306;TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 文献综述10-23
• 1.1 高炉渣纤维概述10-15
• 1.1.1 高炉渣纤维化学组成10-11
• 1.1.2 高炉渣纤维生产方法11-14
• 1.1.3 高炉渣纤维制品的应用14-15
• 1.2 TiO_2的研究进展15-20
• 1.2.1 TiO_2的光催化原理15-17
• 1.2.2 影响TiO_2光催化活性的因素17
• 1.2.3 TiO_2的应用17-19
• 1.2.4 TiO_2应用中存在的问题19
• 1.2.5 TiO_2的载体19-20
• 1.3 氟碳漆概述20-22
• 1.3.1 氟碳漆结构与性能21-22
• 1.3.2 氟碳漆纳米改性研究22
• 1.4 课题的提出22-23
• 第2章 实验部分23-30
• 2.1 实验原料和药品23
• 2.2 实验设备23-24
• 2.3 研究方案24-26
• 2.3.1 TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料的研究24-25
• 2.3.2 TiO_2/FEVE/BFSF复合材料的研究25-26
• 2.4 样品制备26-28
• 2.4.1 高炉渣纤维预处理26
• 2.4.2 硅溶胶的分散26
• 2.4.3 TiO_2溶胶和TiO_2粉体的制备26-27
• 2.4.4 TiO_2/BFSF复合材料的制备27
• 2.4.5 SiO_2/BFSF复合材料的制备27
• 2.4.6 TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料的制备27
• 2.4.7 FEVE和TiO_2负载分散系的配制27
• 2.4.8 TiO_2/FEVE/BFSF复合材料的制备27-28
• 2.5 样品表征28-30
• 第3章 TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料的制备与表征30-49
• 3.1 制备工艺参数对Ti O_2性能的影响研究30-38
• 3.1.1 溶胶凝胶法制备TiO_2粉体的原理30-31
• 3.1.2 水酯比对TiO_2性能的影响31-34
• 3.1.3 醇酯比对TiO_2性能的影响34-36
• 3.1.4 煅烧温度对TiO_2性能的影响36-38
• 3.2 BFSF负载TiO_2和SiO_2复合材料的微观形貌38-40
• 3.3 SiO_2对Ti O_2/SiO_2/BFSF复合材料光催化性能的影响40-41
• 3.4 煅烧温度对Ti O_2/SiO_2/BFSF复合材料性能的影响41-43
• 3.4.1 煅烧温度对TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料微观形貌的影响41-42
• 3.4.2 煅烧温度对TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料光催化性能的影响42-43
• 3.5 煅烧时间对Ti O_2/SiO_2/BFSF复合材料性能的影响43-44
• 3.5.1 煅烧时间对TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料微观形貌的影响43
• 3.5.2 煅烧时间对TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料光催化性能的影响43-44
• 3.6 负载次数对Ti O_2/SiO_2/BFSF复合材料性能的影响44-46
• 3.6.1 负载次数对TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料微观形貌的影响44-45
• 3.6.2 负载次数对TiO_2/SiO_2/BFSF复合材料光催化性能的影响45-46
• 3.7 循环利用次数对Ti O_2/SiO_2/BFSF复合材料光催化性能的影响46-47
• 3.8 SiO_2和Ti O_2包覆层对BFSF耐水和耐碱性影响47-48
• 3.8.1 SiO_2和TiO_2包覆层对BFSF耐水性影响47
• 3.8.2 SiO_2和TiO_2包覆层对BFSF耐碱性影响47-48
• 3.9 本章小结48-49
• 第4章 TiO_2/FEVE/BFSF复合材料的制备与表征49-60
• 4.1 纳米TiO_2粉体的表征49-51
• 4.1.1 纳米TiO_2粉体的物相研究49-50
• 4.1.2 纳米TiO_2粉体的粒径研究50
• 4.1.3 纳米TiO_2粉体的BET研究50-51
• 4.1.4 纳米TiO_2粉体的光催化性能分析51
• 4.2 制备工艺参数对TiO_2/FEVE/BFSF复合材料性能的影响51-55
• 4.2.1 蒸馏水与FEVE体积比对TiO_2/FEVE/BFSF性能的影响51-53
• 4.2.2 TiO_2浓度对TiO_2/FEVE/BFSF复合材料性能的影响53-55
• 4.3 负载次数对TiO_2/FEVE/BFSF复合材料性能的影响55-57
• 4.3.1 负载次数对TiO_2/FEVE/BFSF复合材料微观形貌的影响55-56
• 4.3.2 负载次数对TiO_2/FEVE/BFSF复合材料光催化性能的影响56-57
• 4.4 循环利用次数对TiO_2/FEVE/BFSF复合材料光催化性能的影响57-58
• 4.5 FEVE和TiO_2包覆层对BFSF耐水和耐碱性影响58-59
• 4.5.1 FEVE和TiO_2包覆层对BFSF耐水性影响58
• 4.5.2 FEVE和TiO_2包覆层对BFSF耐碱性影响58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 导师简介66-67
• 作者简介67-68
• 学位论文数据集68

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