沸石负载锰、氮共掺杂TiO 2 复合材料制备及光催化性能研究

发布时间：2022-12-17 15:58

　　TiO₂半导体材料因其具有高的光催化活性、廉价及易得等优点,其在环护和光催化领域引起了广泛关注。但TiO₂光催化剂对光源吸收范围有限、光生载流子易发生复合、吸附性能差以及难回收利用等问题严重限制了其使用范围。本论文以5A沸石分子筛为载体,通过溶胶-凝胶法合成出TiO₂/5A沸石分子筛复合材料,并对其进行锰、氮单一元素掺杂与共掺杂改性,降低TiO₂光生电子-空穴的复合几率提高其可见光催化活性,并达到可重复使用的目的,拓宽其应用范围。通过调控TiO₂/5A沸石分子筛复合材料的TiO₂负载量,优化其光催化降解效率,借助XRD、XPS、FTIR、SEM-EDS、UV-vis和PL等测试方法对其晶型结构、元素组成、形貌和光催化活性进行表征分析。研究结果表明,当TiO₂的负载量为20%时,在可见光照射下,80 min内对孔雀石绿降解效率达到92%,具有较优的光催化性能,并且负载后的样品比表面积显著增加,热稳定性提高。在可见光照射下,TiO

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 TiO_2 光催化剂概述
        1.2.1 TiO_2 的结构特征
        1.2.2 TiO_2 光催化基本原理
        1.2.3 TiO_2 光催化剂制备方法
    1.3 TiO_2 负载化研究进展
        1.3.1 TiO_2 负载基体的选择
        1.3.2 TiO_2 负载化技术在光催化领域研究进展
    1.4 TiO_2 光催化剂掺杂改性研究进展
        1.4.1 TiO_2 材料的非金属元素掺杂
        1.4.2 TiO_2 材料金属离子掺杂
        1.4.3 TiO_2 材料金属与非金属元素共掺杂
    1.5 TiO_2 光催化性能影响因素
        1.5.1 TiO_2 的晶型与形态
        1.5.2 溶液pH值
        1.5.3 TiO_2 催化剂元素掺杂量
        1.5.4 有机污染物种类
    1.6 TiO_2 材料的应用
        1.6.1 污水处理
        1.6.2 空气净化
        1.6.3 杀菌消毒
    1.7 本文主要研究内容
第2章 实验材料和实验方法
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 实验仪器与设备
        2.1.2 实验原料与试剂
    2.2 测试与表征方法
        2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM-EDS)
        2.2.3 固体紫外-可见光谱分析(UV-vis)
        2.2.4 热重分析(TG-DSC)
        2.2.5 氮气吸脱附等温曲线测试分析(BET)
        2.2.6 光致发光光谱(PL)
        2.2.7 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.8 拉曼光谱(Raman)
        2.2.9 傅立叶变换红外光谱(FTIR)
    2.3 光催化实验测试
        2.3.1 孔雀石绿光催化反应实验装置
        2.3.2 目标污染物的选择以及标准曲线的确定
        2.3.3 光催化剂暗吸附实验测试
        2.3.4 光催化剂光催化实验测试
        2.3.5 光催化循环稳定性测试
第3章 TiO_2/沸石分子筛的制备及其光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 TiO_2/5A沸石分子筛光催化剂的制备与表征
        3.2.1 TiO_2/5A沸石分子筛光催化剂的制备
        3.2.2 TiO_2/5A沸石分子筛光催化剂测试表征
    3.3 TiO_2/5A沸石分子筛光催化性能及其循环稳定性研究
        3.3.1 不同种类的吸附剂对MG的暗吸附性能研究
        3.3.2 不同光源对光催化性能的影响
        3.3.3 煅烧温度对光催化性能的影响
        3.3.4 TiO_2 负载量对光催化性能的影响
        3.3.5 溶液初始浓度对光催化性能的影响
        3.3.6 催化剂用量对光催化性能的影响
        3.3.7 溶液pH值对光催化性能的影响
        3.3.8 TiO_2/5A沸石分子筛对不同有机染料的催化降解
        3.3.9 催化循环稳定性测试
    3.4 TiO_2/5A沸石分子筛催化降解机理分析
    3.5 本章小结
第4章 锰、氮共掺杂TiO_2/沸石分子筛的制备及其光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 锰、氮共掺杂TiO_2/5A沸石分子筛复合材料的制备与表征
        4.2.1 锰、氮共掺杂TiO_2/5A沸石分子筛复合材料的制备
        4.2.2 锰、氮共掺杂TiO_2/5A沸石分子筛复合材料的测试表征
    4.3 锰、氮共掺杂TiO_2/5A沸石分子筛光催化性能测试
        4.3.1 单一金属离子掺杂对TiO_2光催化性能的影响
        4.3.2 氮掺杂对TiO_2光催化性能的影响
        4.3.3 锰、氮共掺杂对TiO_2光催化性能的影响
        4.3.4 氮掺杂量对TiO_2/5A沸石分子筛光催化性能的影响
        4.3.5 锰掺杂量对TiO_2/5A沸石分子筛光催化性能的影响
        4.3.6 锰、氮共掺杂TiO_2/5A沸石分子筛对不同染料的降解
        4.3.7 活性自由基的作用
        4.3.8 催化循环稳定性测试
    4.4 锰、氮共掺杂TiO_2/5A沸石分子筛催化降解机理分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe3+/N共改性TiO2可见光催化剂的制备及其对染料光催化降解性能研究[J]. 吴之传,李小东,宋慧,许茂东.  化工新型材料. 2016(06)
[2]溶胶-凝胶法制备纳米TiO2光催化降解偏二甲肼污水研究[J]. 张光友,徐文国,郑伟双.  中山大学学报(自然科学版). 2007(S1)

博士论文
[1]金属离子掺杂二氧化钛光催化剂的改性研究[D]. 刘秀华.中国工程物理研究院 2007

硕士论文
[1]一锅法合成石墨烯负载锰掺杂二氧化钛及其除铬机理[D]. 陈曾平.天津大学 2016



本文编号：3720221