基于二氧化钛光催化材料降解废水中有机物的研究

发布时间：2018-01-01 13:47

  本文关键词：基于二氧化钛光催化材料降解废水中有机物的研究　出处：《扬州大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 光催化 改性纳米TiO_2 C、N掺杂TiO_2 ACF/rGO/TiO_2三元复合材料 甲基肼 甲醛 染料RhB

【摘要】：随着现代工业的飞速发展,环境污染控制与治理和能源危机成为人类面临及亟待解决的重大难题,光催化氧化技术是解决上述难题的一种重要途径。纳米TiO2光催化技术由于利用新能源太阳能、反应条件温和、催化反应快、二次污染小等特点受到了人们的普遍关注,并被认为是最具潜力的环境污染控制技术。但是纳米TiO2光催化剂存在光催化活性和可见光利用率不高等问题,提高其光催化活性及对可见光的利用率是当前研究的主要内容。此外,粉末状的TiO2在实际应用中不易回收。本文一方面采用溶胶-凝胶法制备具有可见光活性的非金属C、N掺杂的纳米TiO2光催化剂,通过非金属元素掺C、N掺杂,使TiO2禁带宽度变窄,实现对可见光或太阳光的有效利用,提高光催化活性。另一方面采用水热法制备活性炭纤维/还原石墨烯/二氧化钛(ACF/rGO/TiO2)复合材料,易于固液分离和回收再利用,充分发挥碳质材料的吸附与TiO2光催化的协同效应,并拓宽其应用的范围。利用XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱和XPS等手段对所制备的催化剂进行表征,通过光催化降解试验测定催化剂的活性,主要从以下方面进行研究：(1)本文对有毒有机物甲基肼的去除条件进行了优化。比较活性碳纤维物理吸附法、Fenton试剂化学氧化法和TiO2光催化法对甲基肼的降解效果,考察溶液初始pH值、反应时间和反应物用量等因素对甲基肼去除率的影响。结果表明：采用活性炭纤维吸附法处理含甲基肼废水时,活性炭纤维用量为3g/L-1,吸附时间40min时,当废水pH8时,吸附率迅速增大,当废水pH值为中性,去除率仅为30.29%,当pH为10时,去除率可达到83.50%。而采用Fenton试剂法处理含甲基肼中性废水,反应温度60℃、时间30 min、FeS04-7H2O以及H2O2的浓度分别为1.8mmol·L-1和0.65mol·L-1时,甲基肼去除率高达96.32%。采用TiO2紫外光催化法处理含甲基肼废水,TiO2最佳浓度为0.6g·L-1,甲基肼去除率随pH值的增加而逐渐增加,当光照时间为90 min时,虽然对于中性废水去除率只有13.86%,但当废水pH值为10时甲基肼去除率达到95.71%。通过比较三种方法对甲基肼的去除效果,可知纳米TiO2光催化技术是一种高效、环保的污染控制技术。(2)在国内外对元素掺杂TiO2光催化剂的研究现状基础上,本论文采用溶胶凝胶法制备了C、N共掺杂改性的纳米TiO2光催化剂,并采用X-射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱以及X-射线光电子能谱等测试手段对其结构及物化性能进行了表征分析。研究了C、N共掺杂型Ti02催化剂的可见光催化活性,并对废水中有机物染料RhB、无色有毒甲基肼和甲醛的降解性能作了比较,分析了C、N掺杂改性Ti02有效提高可见光催化活性的作用机制。结果表明：所得样品平均粒径在50-60 nm,吸收波长红移,在可见光区有较好的光催化活性,并指出光催化降解过程符合吸附-光催化降解机理。(3)石墨烯具有优良的电学、力学、热力学等性能,吸引了越来越多的科研工作者的关注。本文采用水热法将高吸附性能的rGO与Ti02光催化剂进行复合,并将它负载在活性炭纤维(ACF)表面,制得ACF/rGO/TiO2复合材料,用XRD、SEM、XRD等手段对制得的复合材料进行表征。研究ACF、ACF/rGO、ACF/rGO/TiO2对废水中染料RhB和无色有毒有机物甲醛的吸附和光催化降解效果,分析TiO2/石墨烯复合材料的光催化促进机理。结果表明：石墨烯与Ti02的复合材料中,由于石墨烯的引入,该复合材料不仅能够很好地吸附有机染料,而且还拓宽了可见光响应范围,同时两者之间的协同效应能够促使Ti02产生的光生电子转移到石墨烯上,有效分离光生电子和空穴,从而提高Ti02光催化活性。
[Abstract]:The photocatalytic degradation of methyl hydrazine was studied by means of sol - gel method . In this paper , the photocatalytic activity of C and N - doped TiO _ 2 catalysts was studied by means of sol - gel method . The results showed that the photocatalytic degradation of TiO _ 2 catalysts was studied by means of XRD , SEM and XRD .

【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O643.36;X703

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本文编号：1364783