用于光催化降解有机废水的二氧化钛金属离子掺杂和异质结构建

发布时间：2022-12-10 16:54

　　近年来,全球工业化进程加快,随之带来的环境污染特别是水污染问题日益突出。在诸多水处理方法中,光催化高级氧化技术具有绿色节能、经济高效的优势。Ti O₂材料廉价易得、耐光腐蚀、活性高,是最经典的一类半导体光催化剂,但存在的光能利用率低、量子效率低等问题制约了其工业应用。因此探索提高Ti O₂材料光催化活性的改性方法是当前的研究热点。本文主要采用金属离子掺杂改性和构建半导体异质结两种方法制备了一系列Ti O₂基光催化材料,探究了其在模拟太阳光下对有机污染物的光降解性能。（1）以钛酸四丁酯为钛前驱体,通过溶胶-凝胶法合成了摩尔分数为1%的金属离子掺杂M-Ti O₂材料(M分别为Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Bi³⁺、Ce⁴⁺、Sn⁴⁺),采用XRD、DRS、PL等方法对催化剂进行表征,并将制备的M-Ti O

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 难降解有机废水概述
        1.2.1 难降解有机废水种类
        1.2.2 造纸废水及木质素简介
        1.2.3 有机废水处理技术
    1.3 光催化高级氧化技术
        1.3.1 概述
        1.3.2 光催化机理
        1.3.3 常见半导体材料
    1.4 TiO_2半导体光催化剂
        1.4.1 TiO_2晶体结构及理化性质
        1.4.2 TiO_2的制备方法
        1.4.3 TiO_2的改性策略
        1.4.4 TiO_2光催化剂在有机污染物降解中的应用
    1.5 碱式硝酸氧化铋半导体光催化剂
        1.5.1 碱式硝酸氧化铋半导体简介
        1.5.2 碱式硝酸氧化铋光催化剂研究进展
    1.6 本论文的选题依据和研究内容
        1.6.1 本论文的选题依据
        1.6.2 本论文的研究内容
        1.6.3 本论文的创新点
第二章 实验部分
    2.1 实验药品及仪器设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 仪器设备
    2.2 分析表征方法
        2.2.1 X射线衍射(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.4 N_2吸脱附曲线
        2.2.5 紫外漫反射吸收光谱(DRS)
        2.2.6 荧光光谱(PL)
        2.2.7 电化学阻抗(EIS)
        2.2.8 光电流响应
        2.2.9 Mott-Schottky曲线测试
        2.2.10 顺磁电子共振(EPR)
        2.2.11 紫外可见吸收光谱(UV-Vis)
第三章 不同金属离子掺杂M-TiO_2材料的制备及其光催化性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 锐钛矿型TiO_2材料的制备
        3.2.2 不同金属离子掺杂M-TiO_2材料的制备
        3.2.3 材料表征方法
        3.2.4 光催化活性评价方法
    3.3 分析与讨论
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 N_2吸脱附测试
        3.3.3 DRS分析
        3.3.4 PL和EPR分析
        3.3.5 SEM分析
        3.3.6 XPS分析
        3.3.7 光催化性能测试
    3.4 本章小结
第四章 黑色[Bi_6O_6(OH)_2](NO_3)_4?2H_2O/Ti O_2 复合材料的制备及其光催化性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 纯相碱式硝酸氧化铋[Bi_6O_6(OH)_2](NO_3)_4?2H_2O材料的制备
        4.2.2 黑色[Bi_6O_6(OH)_2](NO_3)_4?2H_2O/Ti O_2 复合材料的制备
        4.2.3 简单共混[Bi_6O_6(OH)_2](NO_3)_4?2H_2O/Ti O_2 材料的制备
        4.2.4 材料表征方法
        4.2.5 光催化活性评价实验
        4.2.6 自由基淬灭实验
    4.3 分析与讨论
        4.3.1 XRD分析
        4.3.2 SEM分析
        4.3.3 N_2吸脱附测试
        4.3.4 XPS分析
        4.3.5 EPR分析
        4.3.6 PL分析
        4.3.7 DRS分析
        4.3.8 光电性质分析
        4.3.9 光催化性能测试
    4.4 光催化机理
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附录



本文编号：3717145