基于二氧化钛光阳极的光催化燃料电池及其在水处理中的应用

发布时间：2023-01-30 15:11

　　随着人口的增加以及工业化和城市化的加速,各种有机废水被大量排放,已经严重影响了人类的身体健康以及地球的生态平衡。因此,治理和控制水体污染成为了环境领域亟需解决的问题。光催化燃料电池作为光催化技术的延申,利用负载光催化剂的光阳极与阴极结合,实现了在降解污水的同时回收能源的目的,具备巨大的应用前景。通过简单的溶胶凝胶法,引入Bi掺杂改性TiO₂光催化材料,并且通过SEM、EDS、XRD、XPS等表征对其掺杂的机制和机理进行探究,确认3%的摩尔比为前驱体溶液的最佳的掺杂比,Bi-3取得光电流最大值10.2μA,最大催化效率91%,通过XPS证实了高氧化态的Bi的存在,揭示了光催化性能提升和最佳掺杂比出现的原因是Bi引入的高价态的Bi^（3+δ）+有利于延缓e^--h⁺的复合,而过高的掺杂量引入过量的Bi³⁺会作为新的e^--h⁺复合中心起到负面效果。通过丝网印刷法成功的将光催化剂负载到了FTO电极上,将光阳极于Pt片组合成为PFC,其光催化性能与... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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论文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 二氧化钛光催化技术
        1.2.1 TiO_2光催化原理
        1.2.2 TiO_2光催化水处理研究进展
    1.3 TiO_2光催化水处理的主要影响因素
        1.3.1 本征因素的影响
        1.3.2 外部负载的影响
    1.4 TiO_2催化剂改性
    1.5 光催化燃料电池的研究发展
        1.5.1 光催化燃料电池原理及应用
        1.5.2 光催化燃料电池检测COD
    1.6 论文选题意义及研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验仪器与化学试剂
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验药品
    2.2 TiO_2光阳极PFC的制备
        2.2.1 Bi掺杂TiO_2催化剂光阳极的制备和组装
        2.2.2 TNAs-Cu_2O的制备
    2.3 制备材料的表征和分析
        2.3.1 表观形貌分析
        2.3.2 晶型结构的分析
        2.3.3 元素组成及价态分析
        2.3.4 光致发光光谱分析
    2.4 光催化降解性能测试
第三章 Bi-TiO_2单极PFC的制备及应用
    3.1 引言
    3.2 Bi-TiO_2的表征分析
        3.2.1 Bi-TiO_2的形貌及结构分析
        3.2.2 Bi-TiO_2的光学性能分析
    3.3 Bi-TiO_2光阳极PFC性能的测试
        3.3.1 Bi-TiO_2催化剂的光催化研究
        3.3.2 Bi-TiO_2光阳极PFC性能研究
    3.4 本章小结
第四章 TNA-Cu_2O双极光催化燃料电池
    4.1 引言
    4.2 TNAs-Cu_2O双极PFC的表征
        4.2.1 TNAs的形貌
        4.2.2 TNAs的结构
    4.3 TNAs-Cu_2O双极PFC性能的测试
        4.3.1 TNAs-Cu_2O PFC光催化研究
    4.4 本章小结
第五章 PFC系统的在COD检测上的应用
    5.1 引言
    5.2 Bi-TiO_2PFC在COD检测上的应用
        5.2.1 计算方法建立
        5.2.2 Bi-TiO_2PFC光电流与RhB的 COD关系
    5.3 TNAs-Cu_2O双极PFC在COD检测上的应用
        5.3.1 TNAs-Cu_2O双极PFC
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文主要结论
    6.2 展望
参考文献
附录 ：攻读硕士学位期间的已发表论文
致谢



本文编号：3733190