Keggin型过渡金属取代杂多酸盐/TiO 2 纳米催化剂的制备及可见光催化性能研究

发布时间：2025-01-06 00:49

　　水体有毒有机物引起的环境污染问题已严重威胁人类的生存与健康。目前去除水体有机污染物比较好的方法是高级氧化法,因为这种方法能把有机污染物氧化降解为无毒的有机小分子和矿化为CO2和H2O,不会引起二次污染问题。在高级氧化法中,光催化氧化法因能利用太阳光能而更加优越和理想,但关键是找到理想的光催化剂。在光催化剂的探索和研究中,Ti O2因价格低廉、化学稳定高和环境友好等而备受关注,引起最广泛的研究兴趣,是最有应用前景的光催化剂。但纯粹的Ti O2,禁带较宽（3.2e V）,只能吸收紫外光,太阳光能的利用率较低,因为紫外光在太阳光中只占不到5%。尽管通过非金属或金属元素掺杂以及有机染料或量子点表面修饰可以将Ti O2的光吸收波长扩展至可见光区,光能转换效率也有明显提高（⁶—12%）,但与绿色植物光合作用的效率相比还依然很低。因此,探索和研究新颖的光催化体系仍然十分必要和有意义。作为新颖的光催化体系,本文以过渡金属取代的杂多化合物（PW11M）作为可见光活性组分、Ti O2为载体结构组分,采用溶胶凝胶提拉法在玻片表面制备了PW11M/Ti O2纳米薄膜光催化剂,并采用UV-v...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 前言
第二章 文献综述
    2.1 TiO₂光催化剂简介
        2.1.1 TiO₂的结构
        2.1.2 TiO₂光催化降解有机物反应机理
        2.1.3 TiO₂在光催化方面的研究进展
            2.1.3.1 非金属掺杂
            2.1.3.2 金属掺杂
            2.1.3.3 染料敏化
            2.1.3.4 半导体耦合
    2.2 Keggin型过渡金属取代杂多化合物
        2.2.1 Keggin型过渡金属取代杂多配合物的结构
        2.2.2 Keggin型缺位杂多酸盐的性质
        2.2.3 Keggin型过渡金属取代杂多酸盐的性质
        2.2.4 Keggin型过渡金属取代的磷钨酸盐的光催化性能研究
第三章 Keggin型铁取代杂多酸盐/TiO₂纳米膜的制备及可见光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂
        3.2.2 仪器和方法
        3.2.3 PW11Fe/TiO₂纳米膜的制备
        3.2.4 PW11Fe/TiO₂纳米膜的可见光催化性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PW11Fe/TiO₂纳米催化剂的表征
            3.3.1.1 UV-vis光谱表征
            3.3.1.2 IR光谱表征
            3.3.1.3 XRD表征
            3.3.1.4 SEM表征和TEM表征
        3.3.2. PW11Fe/TiO₂纳米膜可见光催化降解Rh B
            3.3.2.1 甲醇淬灭实验以及COD值的测量
            3.3.2.2 焙烧温度对PW11Fe/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            3.3.2.3 PW11Fe含量对PW11Fe/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            3.3.2.4 溶液p H对PW11Fe/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            3.3.2.5 催化剂循环使用实验
        3.3.3 PW11Fe/TiO₂纳米膜可见光催化降解NB
            3.3.3.1 电子顺磁实验及TOC值的测量
            3.3.3.2 焙烧温度及溶液p H对PW11Fe/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            3.3.3.3 NB初始浓度对PW11Fe/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            3.3.3.4 催化剂循环使用实验
    3.4 本章小结
第四章 Keggin型铜取代杂多酸盐/TiO₂纳米膜的制备及可见光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂
        4.2.2 仪器和方法
        4.2.3 PW11Cu/TiO₂纳米膜的制备
        4.2.4 PW11Cu/TiO₂纳米膜的可见光催化性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 PW11Cu/TiO₂纳米膜的表征
            4.3.1.1 UV-vis光谱与拉曼光谱
            4.3.1.2 热稳定性分析
            4.3.1.3 IR光谱表征
            4.3.1.4 XRD表征
            4.3.1.5 SEM表征和TEM表征
        4.3.2 PW11Cu/TiO₂纳米膜可见光催化降解Rh B/MB
            4.3.2.1 降解过程中COD、TOC值的测量
            4.3.2.2 焙烧温度对PW11Cu/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            4.3.2.3 PW11Cu含量对PW11Cu/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            4.3.2.4 溶液p H对PW11Cu/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            4.3.2.5 循环实验
    4.4 本章小结
第五章 Keggin型铬取代杂多酸盐/TiO₂纳米膜的制备及可见光催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 试剂
        5.2.2 仪器和方法
        5.2.3 PW11Cr/TiO₂纳米膜的制备
        5.2.4 PW11Cr/TiO₂纳米膜的可见光催化性能测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 PW11Cr/TiO₂纳米膜的表征
            5.3.1.1 UV-vis光谱
            5.3.1.2 IR光谱
            5.3.1.3 XRD表征
            5.3.1.4 SEM和TEM表征
        5.3.2 PW11Cr/TiO₂纳米膜可见光催化降解Rh B
            5.3.2.1 甲醇淬灭实验以及COD值的测量
            5.3.2.2 焙烧温度对PW11Cr/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            5.3.2.3 PW11Cr含量对PW11Cr/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            5.3.2.4 溶液p H对PW11Cr/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            5.3.2.5 循环使用实验
    5.4 本章小结
第六章 Keggin型锰取代杂多酸盐/TiO₂纳米膜的制备及可见光催化性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 试剂
        6.2.2 仪器和方法
        6.2.3 PW11Mn/TiO₂纳米膜的制备
        6.2.4 PW11Mn/TiO₂纳米膜的可见光催化性能测试
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 PW11Mn/TiO₂纳米膜的表征
            6.3.1.1 UV-vis光谱
            6.3.1.2 IR光谱
            6.3.1.3 XRD表征
            6.3.1.4 SEM和TEM表征
        6.3.2 PW11Mn/TiO₂纳米膜可见光催化降解Rh B
            6.3.2.1 焙烧温度对PW11Mn/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            6.3.2.2 PW11Mn含量对PW11Mn/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            6.3.2.3 溶液p H对PW11Mn/TiO₂纳米膜光催化活性的影响
            6.3.2.4 降解过程中TOC值的测量
            6.3.2.5 催化剂循环使用实验
    6.4 本章小结
第七章 机理解释
    7.1 PW11M和TiO₂的相互作用
    7.2 PW11M/TiO₂纳米膜光催化反应机理
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：4023533