聚四氟乙烯超细纤维负载二氧化钛光催化剂制备与性能研究

发布时间：2017-08-06 14:02

  本文关键词：聚四氟乙烯超细纤维负载二氧化钛光催化剂制备与性能研究

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【摘要】：传统印染废水的处理方法虽然成本低、操作简单,但存在处理周期长、清除不彻底、易引起二次污染等缺点,近年来兴起的纤维载体光催化降解方法很好的避免了上述不足。聚四氟乙烯(PTFE)具有高强度、耐酸碱性和耐温性等优异性能,尤其适合于作催化剂载体。本文主要研究了采用静电纺丝法制备PTFE/PVA/硼酸纳米纤维膜后,通过浸渍-烧结法制备PTFE纳米纤维膜负载二氧化钛(TiO2)光催化剂,并探讨了其对亚甲基蓝染料的光催化降解性能。首先,采用单因素变量法设计实验条件,探讨了影响静电纺PTFE/PVA/硼酸纳米纤维形貌的因素,通过SEM图像及直径分布确立了静电纺丝的最佳工艺参数：PTFE/PVA的质量比为15：1,硼酸添加量为15 uL,搅拌时间14 h,电压为30 kV,接收速率为200 r/min,接收距离为15cm。其次,将PTFE/PVA/硼酸纳米纤维膜浸泡在钛酸四丁酯、无水乙酸及无水乙醇的混合溶液中进行负载,然后经煅烧,制成具有光催化性能的TiO2、TFE光催化剂,并用SEM、EDS、FT-IR、XPS 和 XRD等测试手段证实了浸渍烧结后PTFE-VA/硼酸纳米纤维膜上生成了TiO2颗粒。最后,利用TiO2/PTFE光催化剂进行光催化氧化降解亚甲基蓝实验,探讨了光催化降解效率的影响因素,结果表明：光照条件下降解率远大于暗态；辐照距离为30 cm时,光强最适宜,降解效率最高；相对于甲基橙和酸性红,光催化剂对亚甲基蓝降解效率更高；降解效率与染料浓度成反比；纤维直径在600-700 nm,分布范围较窄时,降解效率较高；在波长为365nm,功率为300 W的紫光灯照射下,浸渍7 h,烧结温度为450℃,保温时间为15min时,降解效率最佳。另外,还研究了循环利用次数对降解效率的影响,实验证明：循环5次后,亚甲基蓝的降解率仍可达46%左右,具有一定重复利用性。这为纯TiO2光催化剂易凝聚回收困难,易造成二次污染,提供了新的解决途径。
【关键词】：聚四氟乙烯 TiO_2/PTFE光催化剂 静电纺丝 光催化
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;X791
【目录】：

• 学位论文主要创新点3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-31
• 1.1 引言9-12
• 1.1.1 课题研究背景9-10
• 1.1.2 染料废水特性及处理方法10-12
• 1.2 光催化技术的发展状况12-16
• 1.2.1 光催化氧化降解原理12-14
• 1.2.2 光催化氧化降解法优缺点14-15
• 1.2.3 光催化剂制备方法15-16
• 1.3 二氧化钛研究现状16-20
• 1.3.1 二氧化钛特性16-19
• 1.3.2 二氧化钛的制备及催化性能19
• 1.3.3 影响二氧化钛光催化因素及解决方法19-20
• 1.4 聚四氟乙烯的特性及制备方法20-26
• 1.4.1 聚四氟乙烯结构特点20-22
• 1.4.2 聚四氟乙烯纤维性能22-23
• 1.4.3 聚四氟乙烯纤维制备方法23-26
• 1.5 静电纺丝法制备聚四氟乙烯纳米纤维26-28
• 1.5.1 静电纺丝发展史26-27
• 1.5.2 静电纺丝原理27
• 1.5.3 静电纺丝影响因素27-28
• 1.6 本课题的研究内容及意义28-31
• 第二章 聚四氟乙烯纳米纤维膜的制备及表征31-41
• 2.1 引言31
• 2.2 实验部分31-34
• 2.2.1 实验原料及设备31-32
• 2.2.2 实验过程32-33
• 2.2.3 纳米纤维形貌的表征33-34
• 2.3 结果与讨论34-40
• 2.3.1 溶质质量比对纤维形态的影响34-35
• 2.3.2 硼酸加入量对纤维形态的影响35-36
• 2.3.3 搅拌时间对纤维形态的影响36-37
• 2.3.4 电压对纤维形态的影响37-39
• 2.3.5 接收速率对纤维形态的影响39
• 2.3.6 接收距离对纤维形态的影响39-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第三章 PTFE纳米纤维负载TiO_2光催化剂的制备与结构表征41-49
• 3.1 引言41
• 3.2 实验部分41-43
• 3.2.1 实验原料及设备41-42
• 3.2.2 PTFE纳米纤维膜负载TiO_2光催化剂的制备42
• 3.2.3 测试与表征42-43
• 3.3 结果与讨论43-48
• 3.3.1 TiO_2/PTFE光催化剂形貌与X-射线能谱(EDS)分析43-44
• 3.3.2 傅立叶红外光谱(FT-IR)分析44-45
• 3.3.3 X-射线光电子能谱(XPS)分析45-46
• 3.3.4 结晶性能分析46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 PTFE纳米纤维负载TiO_2光催化剂催化性能研究49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 实验部分49-50
• 4.2.1 实验原料及设备49-50
• 4.2.2 实验过程50
• 4.3 结果与分析50-58
• 4.3.1 不同反应体系下光催化剂降解效率对比50-51
• 4.3.2 光强度对光催化降解效率的影响51-52
• 4.3.3 光催化剂对不同类型染料降解效率的对比52-53
• 4.3.4 光催化剂对不同浓度染料降解效率的对比53-54
• 4.3.5 光催化剂制备条件对降解效率的影响54-57
• 4.3.6 循环利用对光催化降解效率的影响57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 全文总结59-61
• 参考文献61-67
• 攻读硕士期间主要科研成果67-69
• 致谢69

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