矿渣及矿渣棉副产渣球制备光催化材料的比较研究

发布时间：2017-07-19 10:30

  本文关键词：矿渣及矿渣棉副产渣球制备光催化材料的比较研究

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【摘要】：实验以九水硝酸铁为铁源、钛酸四丁酯为钛源,经酸刻蚀的矿渣(WBFS)和渣球(BFSFS)为载体,采用溶胶凝胶法制备矿渣(WBFS)或渣球(BFSFS)负载Fe_2O_3和TiO_2(TiO_2/Fe_2O_3/WBFS或TiO_2/Fe_2O_3/BFSFS)光催化材料以及矿渣或渣球负载铁掺杂TiO_2(Fe-TiO_2/WBFS或Fe-TiO_2/BFSFS)光催化材料。通过X射线衍射仪、场发射扫描电镜、UV-vis、拉曼光谱、发射光谱等测试手段对材料进行表征。在可见光照射下,以亚甲基蓝溶液(MB)作为降解目标,对所得负载型光催化剂进行光催化活性评价,得到主要结果如下:1)将Fe_2O_3负载于预处理的矿渣表面经700℃煅烧冷却后,继续负载1次TiO_2,经550℃煅烧制备TiO_2/Fe_2O_3/WBFS光催化材料。TiO_2/Fe_2O_3/WBFS光催化活性优于Fe_2O_3/WBFS和TiO_2/WBFS,在模拟太阳光照射照射360 min时TiO_2/Fe_2O_3/WBFS对亚甲基蓝的降解率为90%。2)铁离子掺杂量为2 mol%,煅烧温度为450℃条件下获得的FeTiO_2/WBFS,其物相组成为锐钛矿与金红石的混合晶型,微观形貌呈多孔状。在氙灯照射180 min时,Fe-TiO_2/WBFS对亚甲基蓝溶液的降解率达到95%,其光催化性能优于TiO_2/WBFS。经5次重复利用后,Fe-TiO_2/WBFS光催化降解率仍可达到75%。3)以BFSFS为载体制备的Fe-TiO_2/BFSFS材料的光催化活性优于以矿渣为载体制备的Fe-TiO_2/WBFS材料。在氙灯照射180 min时,Fe-TiO_2/BFSFS的光催化降解率可达95.11%,相比于Fe-TiO_2/WBFS光催化活性提高了3.2%。TiO_2/Fe_2O_3/BFSFS的光催化降解率可达90%,相比于TiO_2/Fe_2O_3/WBFS光催化活性提高了10%。4)经5次重复利用后Fe-TiO_2/BFSFS仍表现出比Fe-TiO_2/WBFS更好的光催化效果。5次使用后,Fe-TiO_2/BFSFS对亚甲基蓝的降解率为78%,比FeTiO_2/WBFS提高了3%。
【关键词】：光催化 二氧化钛 氧化铁 铁掺杂 重复利用
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X757;O643.36;O644.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 文献综述10-20
• 1.1 光催化机理的研究10-12
• 1.1.1 光催化技术的现实意义10
• 1.1.2 光催化材料的特点10-11
• 1.1.3 光催化的基本原理11-12
• 1.2 纳米二氧化钛光催化性能的研究12-14
• 1.2.1 纳米二氧化钛光催化反应机理12
• 1.2.2 影响二氧化钛光催化活性的因素12-14
• 1.3 纳米氧化铁光催化性能的研究14-15
• 1.3.1 纳米氧化铁光催化反应机理14
• 1.3.2 纳米氧化铁光催化活性的影响因素14-15
• 1.4 纳米半导体复合光催化材料的研究15-17
• 1.4.1 半导体复合材料光催化研究机理15-16
• 1.4.2 半导体复合材料的应用领域16-17
• 1.5 光催化剂载体17-18
• 1.5.1 光催化剂载体的种类17
• 1.5.2 光催化载体的特点17-18
• 1.6 选题的意义及研究内容18-20
• 第2章 实验部分20-26
• 2.1 实验仪器与设备20
• 2.2 实验原料与试剂20-21
• 2.2.1 实验原料20-21
• 2.2.2 实验试剂21
• 2.3 实验方案及步骤21-26
• 2.3.1 实验内容21-22
• 2.3.2 实验方法22
• 2.3.3 实验步骤22-23
• 2.3.4 表征手段23-24
• 2.3.5 光催化活性测试24-26
• 第3章 TiO_2/Fe_2O_3/WBFS复合光催化材料的制备及性能研究26-42
• 3.1 煅烧温度对Fe_2O_3/WBFS复合物的影响26-31
• 3.1.1 煅烧温度范围的确定26-27
• 3.1.2 煅烧温度对材料相组成的影响27-28
• 3.1.3 煅烧温度对材料显微结构的影响28-30
• 3.1.4 煅烧温度对复合材料光催化性能的影响30-31
• 3.2 柠檬酸与铁离子的摩尔比对Fe_2O_3/WBFS复合物的影响31-34
• 3.2.1 柠檬酸与铁离子的摩尔比对材料相组成的影响31-32
• 3.2.2 柠檬酸与铁离子的摩尔比对材料显微结构的影响32-34
• 3.2.3 柠檬酸与铁离子的摩尔比对材料光催化性能的影响34
• 3.3 煅烧温度对Ti O_2/Fe_2O_3/WBFS复合光催化材料的影响34-36
• 3.3.1 煅烧温度对材料显微结构的影响35-36
• 3.3.2 煅烧温度对材料光催化活性的影响36
• 3.4 TiO_2的负载次数对TiO_2/Fe_2O_3/WBFS复合材料的影响36-38
• 3.4.1 TiO_2负载次数对复合材料表面显微结构的影响37-38
• 3.4.2 TiO_2负载次数对复合材料的光催化性能影响38
• 3.5 可见光下Ti O_2/Fe_2O_3/WBFS的光催化性能38-41
• 3.5.1 TiO_2/Fe_2O_3/WBFS复合材料光催化活性测试38-40
• 3.5.2 TiO_2/Fe_2O_3/WBFS的重复利用实验40-41
• 3.5.3 光催化性能的机理研究41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 矿渣负载铁掺杂二氧化钛复合光催化材料的研究42-52
• 4.1 煅烧温度对Fe-TiO_2/WBFS复合光催材料的影响42-45
• 4.1.1 煅烧温度对材料相组成的影响42-43
• 4.1.2 煅烧温度对材料显微结构的影响43-44
• 4.1.3 煅烧温度对复合材料光催化性能的影响44-45
• 4.2 铁离子掺杂量对Fe-TiO_2/WBFS复合光催材料的影响45-51
• 4.2.1 铁离子掺杂量对材料相组成的影响45-47
• 4.2.3 铁离子掺杂量对材料吸收光谱的影响47-48
• 4.2.4 铁离子掺杂量对材料发射光谱的影响48-49
• 4.2.5 铁离子掺杂量对材料光催化性能的影响49-50
• 4.2.6 Fe-TiO_2/WBFS的重复利用实验50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第5章 载体对光催化材料性能的影响52-58
• 5.1 载体对铁掺杂二氧化钛光催化活性的影响52-54
• 5.2 载体对TiO_2/Fe_2O_3复合物光催化性能的影响54-55
• 5.3 载体对复合光催化材料重复利用性能的影响55-56
• 5.4 本章小结56-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 导师简介64-65
• 作者简介65-66
• 学位论文数据集66

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本文编号：562450