纳米二氧化钛薄膜复合材料制备及性能研究

发布时间：2020-07-09 07:51

【摘要】：纳米TiO_2作为最常见的光催化剂之一,具有催化活性高、物理化学性质稳定和市场广阔等优点,在光催化氧化还原目标污染物方面有着广阔的应用前景。但是传统的纳米TiO_2光催化剂为粉末状态,无载体的纳米粉末非常容易发生团聚且很难作为光催化剂有效利用,甚至容易产生二次污染。本文针对纳米TiO_2半导体的物理结构和载体选择两个方面改善其物理结构稳定性和光催化性能,并考察纳米TiO_2薄膜在不同类型基底上的光诱导超亲水性和形貌,在此基础上研究活性炭纤维(ACF)负载纳米TiO_2薄膜制备得到的TiO_2/ACF复合材料的物理性质和光催化氧化性能,充分发挥了 ACF强吸附能力和纳米TiO_2光催化的配合效应。(1)采用原位诱导反胶束法在不同基底上浸渍负载分子水平的纳米Ti02薄膜复合材料。研究反胶束法中水和表面活性剂摩尔比例、钛离子浓度、陈化时间、焙烧温度等因素对纳米TiO_2薄膜的影响,最后在不同基底上制备纳米级Ti02薄膜。研究纳米TiO_2薄膜在光照射下的亲水性能、附着力和稳定性。采用SEM、UV-Vis-NIR、XRD等仪器考察纳米TiO_2薄膜的表面形貌、厚度和晶型等,最后采用视频接触角测试仪表征基底负载的纳米Ti02薄膜在光照射下和水浸泡下的亲水行为。(2)在ACF上负载不同厚度的纳米TiO_2薄膜制备TiO_2/ACF复合材料。由于ACF直径一般在10～30μm,要求薄膜厚度在几十纳米至两百纳米为最佳负载厚度。采用SEM、XRD、TG等仪器考察TiO_2/ACF表面物理形貌、晶型和负载率。结果表明,原位诱导反胶束溶液钛离子优化浓度为0.21～0.25mol/L,陈化温度较陈化时间对纳米薄膜影响权重较大,浸渍得到的ACF表面"湿膜"干燥速率对纳米薄膜物理形貌具有很大的影响。最后考察TiO_2/ACF在紫外光下对亚甲基蓝溶液降解率,结果表明,光催化时间为5min时分解率可达86.4%,催化时间为60min时,较原始ACF毡吸附率提高了 20%,催化时间延长了 3～5倍。(3)研究TiO_2/ACF复合材料循环利用后的光催化活性和薄膜结构稳定性,考察复合材料连续光催化处理污水能力和循环利用率。结果表明,在ACF表面负载一定厚度的纳米薄膜可以实现其强吸附能力和Ti02光催化协同效应,采用TG分析复合材料的负载率和薄膜稳定性,结果证明纳米薄膜在ACF表面具有稳定的纳米结构。多次利用的Ti02/ACF催化效率基本不变,累计处理4.54mg/L的亚甲基蓝溶液平均分解速率是2.56mg/h,处理时长为32h。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;纳米多孔二氧化钛薄膜光催化空气净化组件项目[J];新材料产业;2003年10期

2 王冬至;刘福田;单立福;张宁;刘鑫;;多孔纳米二氧化钛薄膜的制备及其光催化活性[J];陶瓷学报;2006年04期

3 卢晓平,戴文新,王绪绪,付贤智;纳米TiO_2的负载化及其在环境光催化中的应用[J];应用化学;2004年11期

4 胡巧青;朱光明;孔德鹏;吕方;;纳米二氧化钛薄膜的制备技术[J];化学工业与工程;2008年01期

5 肖帆;倪爱珍;柳星竹;江光强;;钛基体表面纳米二氧化钛薄膜生长及控制[J];浙江工业大学学报;2015年03期

6 ;编辑部见闻[J];今日印刷;2013年05期

7 ;已获专利的二氧化钛薄膜光催化剂[J];现代化工;2000年08期

8 潘仲巍;郭燕红;张秋君;柳素贞;陈淼;;掺杂镧铒对纳米二氧化钛薄膜光催化性能的影响[J];商丘师范学院学报;2008年09期

9 于艳辉;哈日巴拉;;纳米二氧化钛薄膜制备方法研究进展[J];无机盐工业;2008年12期

10 崔晓莉,江志裕;纳米二氧化钛薄膜的制备及特性研究[J];电镀与涂饰;2002年05期

相关会议论文 前10条

1 王冬至;刘福田;单立福;张宁;刘鑫;;多孔纳米二氧化钛薄膜的制备及其光催化活性[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2006学术年会论文专辑（下）[C];2006年

2 刘继华;董瑶;唐翔;;热处理对纳米二氧化钛薄膜的影响[A];第十五届华东地区热处理年会暨华东地区热处理年会三十周年纪念活动论文摘要集[C];2006年

3 成英之;张渊明;;多孔钛片负载二氧化钛薄膜型光催化剂[A];2000'全国光催化学术会议论文集[C];2000年

4 周秀文;;纳米级TiO_2光催化剂的性能及应用前景[A];四川省环境科学学会2003年学术年会论文集[C];2003年

5 许荣国;姚建曦;赖小勇;毛丹;邢朝建;王丹;;一种多孔二氧化钛薄膜的制备及其光催化性能研究[A];2008年全国冶金物理化学学术会议专辑（上册）[C];2008年

6 申祚飞;黄翔;颜苏芊;;纳米TiO_2与ACF复合材料净化空气性能的影响因素分析[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年

7 陈栋君;;纳米TiO_2光催化深度处理废水的研究[A];第十三届全国水处理化学大会暨海峡两岸水处理化学研讨会摘要集-S3光催化、高级氧化等方法[C];2016年

8 侯廷红;毛健;涂铭旌;王彬;杨玲;张小丽;;纳米TiO_2光催化剂可见光活性研究进展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

9 徐倩;张静;冯兆池;由万胜;马艺;李灿;;TiO_2光催化剂表面相变及光催化性能的研究[A];第十四届全国催化学术会议论文集[C];2008年

10 郑占丰;;固相光催化剂的表界面结构调控及光催化性能研究[A];第二届能源转化化学与技术研讨会会议指南2015[C];2015年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 姜靖;纳米新技术让光制氢效率提高两倍[N];科技日报;2016年

2 金月;纳米钛白开发应用甚为活跃[N];中国有色金属报;2003年

3 ;纳米固体光催化剂获发明专利[N];今日信息报;2003年

4 蔡忠仁;纳米固体光催化剂获发明专利[N];中国化工报;2003年

5 闵国全　李萍;多功能纳米光催化空气净化器研制成功[N];中国质量报;2009年

6 北京化工大学 徐瑞芬 许秀艳;纳米二氧化钛功能神奇用途广[N];中国化工报;2002年

7 记者 唐凤;用纳米爪抓住细菌[N];中国科学报;2018年

8 中国科学院科技战略咨询研究院 边文越 冷伏海;我国发展纳米科技的经验、不足与建议[N];中国科学报;2018年

9 本报记者 吴长锋;植入纳米天线，人类或能夜间视物[N];科技日报;2019年

10 记者 刘园园;全球最大纳米科技实验装置向用户开放[N];科技日报;2019年

相关博士学位论文 前10条

1 陈建军;纳米TiO_2光催化剂的制备、改性及其应用研究[D];中南大学;2001年

2 刘诗鑫;滑动弧等离子体中钛酸异丙酯氧化一步合成纳米晶TiO_2光催化剂[D];大连理工大学;2015年

3 田国辉;改善纳米TiO_2光催化性能的合成方法研究[D];黑龙江大学;2008年

4 荆洁颖;高活性水分散纳米二氧化钛制备、表征及光催化应用[D];太原理工大学;2012年

5 屈宜春;提高纳米TiO_2光生电荷分离状况的改性方法及机制研究[D];黑龙江大学;2011年

6 郭增彩;纳米酞菁及其复合材料的制备与光催化性质研究[D];东北师范大学;2012年

7 胡培;新型纳米结构光催化剂的制备及其光催化性能研究[D];华中科技大学;2015年

8 房晶瑞;铌酸盐纳米晶的电化学合成及其光催化性能研究[D];中国建筑材料科学研究总院;2011年

9 黄慧;纳米复合体系的构筑及催化剂设计[D];苏州大学;2013年

10 任达森;溶胶—凝胶法制备纳米二氧化钛薄膜及其光致特性研究[D];复旦大学;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘志杰;纳米二氧化钛薄膜复合材料制备及性能研究[D];华东理工大学;2017年

2 项晓玲;纳米二氧化钛薄膜材料生物相容性的分析研究[D];华中师范大学;2012年

3 王立博;纳米结构二氧化钛薄膜带隙缺陷态对光电化学性质的影响机制及性能优化[D];烟台大学;2017年

4 刘彦平;ACF负载纳米TiO_2的制备及性能研究[D];西安科技大学;2006年

5 赵月;可见光下铒—镱—铁共掺纳米TiO_2光催化杀菌作用研究[D];东北师范大学;2011年

6 王书亮;纳米二氧化钛薄膜的制备及金属离子掺杂对其结构和性能的影响[D];厦门大学;2005年

7 王冠男;纳米结构光催化剂的设计合成与性质研究[D];北京化工大学;2012年

8 赵楠;纳米二氧化钛薄膜的构建及其光催化性能研究[D];济南大学;2013年

9 马轲;纳米二氧化钛薄膜的制备以及在废水处理中的应用[D];西安工程大学;2012年

10 余彬彬;有机氯农药在纳米TiO_2中的光催化降解研究[D];厦门大学;2007年

本文编号：2747172