基于负载纳米二氧化钛的弥散光纤的光催化废水处理反应器研究

发布时间：2021-03-02 14:05

　　为了拓展光纤型光催化反应器在实际废水处理中的应用,本论文以构造新型光纤型光催化反应器为目标,开发了在低温条件下制备锐钛矿型纳米TiO₂溶胶以及在聚合物基底上直接沉积TiO₂光催化活性薄膜的新方法,构造了基于透紫外光的集束式弥散光纤的新型光纤型模型反应器,并以活性艳红X-3B作为模型化合物进行了光催化降解实验研究。研究工作的具体内容如下:在温和条件（75℃、常压）下,将钛酸正丁酯（Ti（OBu）4）在大量的酸性水溶液中水解、回流,从而制备了锐钛矿型纳米TiO₂溶胶。该制备过程是一个简单、低温的过程。水溶液的酸性条件、回流时间及水/Ti（OBu）4摩尔比均对TiO₂溶胶粒子的大小、微观形貌和晶体结构产生影响。并在低温条件下,采用浸渍-提膜法将锐钛矿型纳米TiO₂溶胶沉积在石英玻片上,通过活性艳红X-3B的光催化降解实验证明TiO₂薄膜具有很好的光催化活性。在室温条件下采用浸渍-提膜的方法将锐钛矿型纳米TiO₂溶胶沉积在有机玻璃及硅橡胶基底... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 纳米二氧化钛光催化技术
        1.1.1 二氧化钛光催化机理
        1.1.2 纳米二氧化钛光催化技术的应用研究领域
    1.2 光催化反应器
        1.2.1 太阳能光催化污水处理反应器的发展
            1.2.1.1 抛物面槽型反应器
            1.2.1.2 复合抛物面聚集反应器
            1.2.1.3 管式光反应器
            1.2.1.4 双层外壳平板式光反应器
            1.2.1.5 薄膜固定床反应器
            1.2.1.6 浅池型反应器
        1.2.2 固定式光催化反应器
            1.2.2.1 载体的选择
            1.2.2.2 二氧化钛在载体上的固定方法
                1.2.2.2.1 粉末烧结法
                1.2.2.2.2 溶胶－凝胶（sol-gel）法
                1.2.2.2.3 液相沉积（LPD）法
2 固定式光催化反应器发展">            1.2.2.3 TiO₂ 固定式光催化反应器发展
    1.3 论文课题内容
        1.3.1 课题的提出
        1.3.2 课题研究内容
    参考文献
第二章 锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶的低温制备、表征及其光催化活性评价
    2.1 二氧化钛溶胶的制备
    2.2 二氧化钛溶胶粒子的表征
        2.2.1 在不同pH 值条件下制备二氧化钛溶胶
            2.2.1.1 晶相结构
            2.2.1.2 微结构形貌
            2.2.1.3 紫外吸收光谱
        2.2.2 在不同回流时间条件下制备二氧化钛溶胶
4 摩尔比条件下制备二氧化钛溶胶">        2.2.3 在不同水／Ti（OBu）₄ 摩尔比条件下制备二氧化钛溶胶
            2.2.3.1 晶相结构
            2.2.3.2 微结构形貌
    2.3 二氧化钛溶胶的光催化活性评价
        2.3.1 模型化合物的确定
        2.3.2 光催化反应体系的建立
            2.3.2.1 二氧化钛薄膜的沉积
            2.3.2.2 光催化反应体系
        2.3.3 二氧化钛薄膜的光催化活性
        2.3.4 HPLC 方法研究二氧化钛薄膜光催化降解产物
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 锐钛矿型纳米二氧化钛溶胶在聚合物基底上的负载、表征及其光催化活性研究
    3.1 二氧化钛溶胶在聚合物基底上的沉积
    3.2 实验方法
    3.3 二氧化钛薄膜的表征及光催化实验研究
        3.3.1 有机玻璃基底上沉积二氧化钛薄膜
            3.3.1.1 二氧化钛薄膜的表面形貌
            3.3.1.2 二氧化钛薄膜的光催化实验研究
        3.3.2 涂覆二氧化硅膜的有机玻璃基底上沉积二氧化钛薄膜
            3.3.2.1 二氧化钛薄膜的表面形貌
            3.3.2.2 二氧化钛薄膜的光催化实验研究
        3.3.3 涂覆二氧化硅膜的硅橡胶基底上沉积二氧化钛薄膜
            3.3.3.1 二氧化钛薄膜的表面形貌
            3.3.3.2 二氧化钛薄膜的光催化实验研究
        3.3.4 不同基底上沉积的二氧化钛薄膜的表观量子产率比较
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 新型透紫外光型弥散光纤的制备
    4.1 弥散光纤的种类
    4.2 弥散光纤的制备方法
        4.2.1 锥面入射法
        4.2.2 损伤芯包结构法
            4.2.2.1 损伤光纤皮层法
            4.2.2.2 光纤芯包界面缺陷法
        4.2.3 特殊助剂法
        4.2.4 光纤多包层法
        4.2.5 变异芯包折射率法
        4.2.6 变芯径法
        4.2.7 皮层结晶法
    4.3 弥散光纤的光传输特性
        4.3.1 均匀分布的侧面散射效率系数
        4.3.2 非均匀分布的侧面散射效率系数
    4.4 弥散光纤的侧面发光效率及侧面发光均匀性测定
        4.4.1 积分球法
        4.4.2 光电二极管法
    4.5 新型透紫外光型弥散光纤的制备
        4.5.1 单包层弥散光纤
        4.5.2 双包层弥散光纤
    4.6 本章小结
    参考文献
第五章 纳米二氧化钛在弥散光纤上的负载、表征及负载纳米二氧化钛的单根弥散光纤的光催化性能评估
    5.1 纳米二氧化钛在弥散光纤上的负载
        5.1.1 弥散光纤的制备
        5.1.2 二氧化钛溶胶的制备
        5.1.3 二氧化硅溶胶的制备
        5.1.4 二氧化硅、二氧化钛双层膜在弥散光纤上的负载
    5.2 弥散光纤的表征
        5.2.1 二氧化钛的晶相结构及比表面积
        5.2.2 弥散光纤的微观结构
    5.3 负载纳米二氧化钛的单根弥散光纤的光催化性能评估
        5.3.1 反应体系的建立
        5.3.2 光催化降解实验
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 基于透紫外光型弥散光纤的新型光纤型模型反应器设计及其对模型化合物的光催化降解实验研究
    6.1 反应器设计
    6.2 光催化降解实验研究
        6.2.1 实验方法
            6.2.1.1 二氧化钛悬浮体系
            6.2.1.2 二氧化钛负载体系
        6.2.2 实验结果
            6.2.2.1 二氧化钛悬浮体系
                6.2.2.1.1 集束单包层弥散光纤
                6.2.2.1.2 集束双包层弥散光纤
            6.2.2.2 二氧化钛负载体系
                6.2.2.2.1 初始实验
                6.2.2.2.2 重复实验
    6.3 本章小结
    参考文献
第七章 结论
博士研究生期间发表的论文
致谢



本文编号：3059392