钛酸锌基光催化材料的制备及其光催化性能研究

发布时间：2020-04-02 03:25

【摘要】：随着人类的发展,水污染问题日趋严重,这给自然环境和人类健康带来极大威胁。光催化技术因其高效绿色的特点,为解决环境和资源问题提供了有效途径而备受研究者们的青睐。ZnTiO_3作为一种典型的新型非传统光催化剂,具备优良的电学和光学性能,有重要的研究价值。本文通过改进ZnTiO_3制备方法,在低温条件下制得纯相ZnTiO_3,并利用氧化石墨烯(GO)对其进行改性,制得复合光催化材料,通过XRD、SEM、BET、XPS、FT-IR、UV-vis等表征技术分析样品的晶相结构、晶粒尺寸、表面特征、孔隙孔道、光吸收性能等,并以亚甲基蓝(MB)及盐酸四环素(TC)为目标污染物探究了材料的光催化性能,得出以下结论:(1)通过溶胶凝胶法制得了ZnTiO_3。当煅烧温度为600℃、煅烧时间2h,此时ZnTiO_3为单一立方相,晶粒尺寸较小,呈球形或近球形纳米颗粒,光照150min后,MB去除率为75.3%,表现出最优的光催化性能。(2)通过水热法制备了GO/ZnTiO_3复合光催化剂,表征分析表明,GO在水热过程中被还原,还原氧化石墨烯(r GO)与ZnTiO_3通过Ti-O-C键结合,改善了ZnTiO_3团聚现象,且复合材料吸收光谱发生明显红移,光吸收范围拓宽至可见光区。当GO/ZnTiO_3质量比为0.5%、水热温度100℃、水热时间24h时,复合光催化剂的光催化活性表现最好,光照150min后,MB最终去除率达到95.2%,反应速率常数为0.018min-1,与纯ZnTiO_3相比,亚甲基蓝最终去除率提高了31.3%,反应速率增加3.5倍。(3)通过ZnTiO_3和GO/ZnTiO_3复合光催化剂对MB和TC的对比降解实验,发现两种光催化剂均对TC表现出良好的去除效果,且优于MB。重复性实验表明,光催化剂具有较好的光催化稳定性,证明其是一种有良好应用潜力的光催化材料。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36

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