二氧化钛基空心微球光催化剂的制备与性能

发布时间：2017-09-26 21:32

  本文关键词：二氧化钛基空心微球光催化剂的制备与性能

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【摘要】：光催化降解具有能耗低、反应条件以及反应过程温和、反应速度快、对底物无选择性,使其完全矿化生成无机的小分子等无毒物质的多项优点。因此,有关光催化领域的研究和应用在过去的几十年里得到了广泛的开展。其中,TiO_2具有无毒、较高的化学惰性、光稳定性好、成本低、催化活性高等优点,ZnO具有成本低、来源广、无毒无污染的特点。但是它们的光生载流子的复合速率太快,不能高效的降解有机污染物,推广应用受到了极大地限制。本文以减小TiO_2材料的光生载流子的复合速率为出发点开展工作,研究内容如下：(1)采用一步溶剂热法制备了(001)晶面暴露的鸟巢状TiO_2空心微球,用SEM、TEM、XRD、BET等手段对催化剂的物理结构进行表征；用EDS、XPS等手段对催化剂的化学结构进行表征；用UV-vis DRS、PL、TOC等对催化剂的光学性质进行表征。并将制备的光催化剂应用于有机染料亚甲基蓝(MB)的降解。光催化降解结果表明,溶剂热温度为180℃,煅烧温度为500℃时得到的光催化剂在光催化降解MB时表现出了最高的光催化活性。此外,光催化剂可以通过沉降或者过滤等方法很容易地回收,并可以重复性利用。(2)以TiO_2为基质,ZnO为改性剂,采用一步水热法制备了TiO_2/ZnO复合空心微球,用SEM、XRD、BET等手段对催化剂的物理结构进行表征；用XPS等手段对催化剂的化学结构进行表征；用UV-vis DRS、PL、TOC等对催化剂的光学性质进行表征。对2,4-二硝基苯酚(2,4-DNP)进行了光催化降解实验,当催化剂用量为0.2 g/L,底物浓度为10 mg/L,光照距离为10 cm时光催化效果最好,此外所制备的复合光催化剂具有易回收、可重复利用性好的优点。
【关键词】：光催化 水热法 鸟巢结构 TiO_2 ZnO 亚甲基蓝 2 4-二硝基苯酚
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;O644.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 环境污染的现状8
• 1.2 染料废水研究进展8-14
• 1.2.1 化学法9-10
• 1.2.2 物理法10-12
• 1.2.3 生物处理法12-14
• 1.3 酚类废水研究进展14-15
• 1.4 光催化研究进展15-18
• 1.4.1 TiO_2体系16-18
• 1.4.2 TiO_2复合体系18
• 1.5 本论文的的研究意义与内容18-20
• 1.5.1 研究意义18
• 1.5.2 研究内容18-20
• 第2章 鸟巢状TiO_2空心微球的制备及应用20-35
• 2.1 引言20-21
• 2.2 实验部分21-24
• 2.2.1 试剂和设备21-22
• 2.2.2 TiO_2微球的制备22
• 2.2.3 样品表征22-23
• 2.2.4 光催化活性测试23-24
• 2.3 结果与讨论24-34
• 2.3.1 样品的物理结构表征24-27
• 2.3.2 样品的化学结构表征27-28
• 2.3.3 样品的光学性质表征28-33
• 2.3.4 光降解机理33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 TiO_2/ZnO复合空心微球的制备及应用35-49
• 3.1 引言35-36
• 3.2 实验部分36-38
• 3.2.1 试剂和设备36-37
• 3.2.2 制备TiO_2/ZnO复合微球37
• 3.2.3 样品的表征37
• 3.2.4 光催化活性测试37-38
• 3.3 结果与讨论38-47
• 3.3.1 对样品的物理结构的表征38-39
• 3.3.2 对样品的化学结构的表征39-40
• 3.3.3 对样品的光学性质的表征40-46
• 3.3.4 光催化降解机理46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 结论与展望49-50
• 参考文献50-62
• 附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文62-63
• 致谢63

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本文编号：925846