TiO 2 /沸石复合材料的光催化性能研究及其在造纸工业的初步应用
发布时间：2021-12-22 20:29
TiO2光催化技术出现于1972年，它不仅可将多种有机污染物彻底矿化去除，而且可破坏细菌的细胞壁和细胞膜从而起到杀菌作用，因此在环境卫生方面具有广阔的应用前景，成为近年来国内外的最热门的研究领域之一。TiO2在造纸行业可用于废水处理和作为纸张填料和抗菌剂。然而，TiO2在直接使用时往往会出现难分离、难回收、易凝聚和易失活等问题，而且还可能造成二次污染。负载型TiO2光催化剂可以大大缓解上述问题，目前常见的负载材料有活性炭、SiO2、粘土和合成沸石等。我国天然沸石储量丰富，达400亿吨，开展TiO2/沸石复合材料在造纸行业的应用研究，对于探索造纸废水处理新方法、研制新型环保型无机抗菌剂、合理开发利用天然沸石资源和促进TiO2光催化技术的实际应用均具有重要意义。本文主要探讨了TiO2/沸石复合材料在有色废水处理和纸张抗菌剂中的初步应用。首先以天然沸石为载体制备了TiO2/沸石复合材料，讨论了盐酸、NaOH、NaCl三...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 我国造纸工业及特种纸产业发展概况
1.2 TiO_2光催化技术及其研究现状
1.3 沸石的结构特点及其应用
1.3.1 沸石的结构特点
1.3.2 沸石的应用
1.3.3 沸石的改性研究
1.4 TiO_2/沸石复合材料在造纸工业中的应用前景
1.4.1 TiO_2/沸石复合材料在废水处理中的应用前景
1.4.2 TiO_2/沸石复合材料在抗菌纸生产上的应用前景
1.5 本课题的研究进展和研究意义
1.5.1 本课题的研究进展
1.5.2 本课题的研究意义
1.6 本课题的实验方法及技术路线
第二章 天然沸石的结构表征与耐温性能研究
2.1 实验原料和方法
2.1.1 实验原料
2.1.2 X 射线衍射分析(XRD)
2.1.3 傅立叶-红外光谱分析(FTIR)
2.1.4 拉曼光谱分析(Raman Spectroscopy)
2.1.5 粒径分析
2.1.6 热重分析(TG-DTG)
2.1.7 差示扫描量热分析(DSC)
2.1.8 扫描电镜分析(SEM）和能谱分析(EDS）
2.1.9 原子力显微镜分析(AFM)
2.1.10 比表面积及孔隙分析
2.2 结果与分析
2.2.1 天然沸石的 XRD 分析
2.2.2 天然沸石的红外光谱分析
2.2.3 天然沸石的拉曼光谱分析
2.2.4 天然沸石的粒径分析
2.2.5 天然沸石的 TG-DTG 分析
2.2.6 天然沸石的 DSC 分析
2.2.7 天然沸石的 SEM 和 EDS 分析
2.2.8 天然沸石的 AFM 分析
2.2.9 天然沸石的比表面积及孔隙分析测试
2.3 本章小结
第三章 TiO_2/沸石复合材料的光催化降解甲基橙研究
3.1 实验原料、仪器及方法
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验设备
3.1.3 甲基橙溶液吸收峰的确定
3.1.4 甲基橙溶液标准曲线的确定
3.1.5 TiO_2/沸石复合材料的制备
3.1.6 TiO_2/沸石复合材料的光催化降解甲基橙实验
3.1.7 TiO_2/沸石复合材料的回用
3.1.8 X 射线衍射分析(XRD)
3.1.9 傅立叶-红外光谱分析(FTIR)
3.1.10 拉曼光谱分析(Raman Spectrum)
3.2 结果及讨论
3.2.1 不同 pH 值对甲基橙溶液最大吸收波长的影响
3.2.2 不同 pH 条件下甲基橙溶液的 A-C 曲线方程
3.2.3 煅烧温度对 TiO_2/沸石复合材料 XRD 图谱的影响
3.2.4 煅烧温度对 TiO_2/沸石复合材料红外光谱的影响
3.2.5 TiO_2/沸石复合材料的拉曼光谱分析
3.2.6 TiO_2负载比例对 TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.7 TiO_2/沸石复合材料用量对光催化效果的影响
3.2.8 甲基橙溶液pH值对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.9 甲基橙溶液初始浓度对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.10 空气对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.11 过氧化氢对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.12 回用次数对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.3 本章小结
第四章 天然沸石的改性及金属离子掺杂对TiO_2/沸石复合材料光催化降解甲基橙的影响研究
4.1 实验原料、仪器及方法
4.1.1 实验原料
4.1.2 实验设备
4.1.3 改性沸石的制备
4.1.4 金属离子掺杂TiO_2/改性沸石复合材料的制备
4.1.5 X射线衍射分析（XRD）
4.1.6 傅立叶-红外光谱分析（FTIR）
4.1.7 扫描电镜分析(SEM）和能谱分析(EDS）
4.1.8 比表面积及孔隙分析
4.1.9 甲基橙光催化降解实验
4.2 结果及讨论
4.2.1 天然沸石的盐酸改性
4.2.2 天然沸石的NaOH改性
4.2.3 天然沸石的NaCl改性
4.3 TiO_2/沸石复合材料的金属离子掺杂
4.3.1 TiO_2/沸石复合材料的Fe~(3+)掺杂和Zn~(2+)掺杂
4.3.2 TiO_2/沸石复合材料的Cu~(2+)掺杂
4.3.3 TiO_2/沸石复合材料的Ag~+掺杂
4.4 本章小结
第五章 TiO_2/沸石复合材料的抗菌性能研究
5.1 实验原料、仪器和方法
5.1.1 实验原料
5.1.2 实验仪器
5.1.3 实验方法
5.2 结果与分析
5.2.1 五种复合材料对金黄色葡萄球菌的抗菌试验结果
5.2.2 五种复合材料对大肠杆菌的抗菌试验结果
5.3 本章小结
第六章 沸石和TiO_2/沸石复合材料制备抗菌纸的初步研究
6.1 实验原料和仪器
6.1.1 实验原料
6.1.2 傅立叶-红外光谱分析(FTIR)
6.1.3 扫描电镜分析(SEM)
6.1.4 纤维形态分析
6.1.5 纤维质量分析
6.1.6 其它仪器
6.2 实验方法
6.2.1 天然沸石和TiO_2/沸石复合材料的阳离子淀粉改性
6.2.2 浆料的打浆
6.2.3 纸样的抄纸及检测方法
6.2.4 纸样抗菌性能检测方法
6.3 结果与分析
6.3.1 阳离子淀粉的分析
6.3.2 BSKP的纤维形态
6.3.3 BSKP的红外光谱
6.3.4 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸灰分及填料留着率的影响
6.3.5 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸定量及紧度的影响
6.3.6 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸匀度及透气度的影响
6.3.7 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸耐破指数及抗张指数的影响
6.3.8 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸撕裂指数的影响
6.3.9 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸白度和不透明度的影响
6.3.10 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸抗菌性能的影响
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化钛紫外光催化降解甲基橙废水的动力学研究[J]. 王磊,夏璐,鲁栋梁,胡玉平. 化学与生物工程. 2010(03)
[2]纳米Ag/HACC复合抗菌整理[J]. 来水利,颜珩烨,杜经武,朱雷. 印染. 2010(05)
[3]Fe3+掺杂介孔TiO2催化降解甲基橙[J]. 胡庆华,张蔚萍,刘凌强,陶春元,杨期勇. 工业催化. 2009(08)
[4]特种纸及其发展[J]. 龙柱. 江南大学学报(自然科学版). 2007(04)
[5]载银沸石抗菌剂的制备及其抗菌性能[J]. 王洪水,乔学亮,王小健,陈建国,熊建裕,曹元成. 材料科学与工程学报. 2006(01)
[6]填料留着率计算公式中值得注意的问题[J]. 肖秀芝. 湖北造纸. 2004(03)
[7]纳米CuO/TiO2的光催化降解及其应用[J]. 艾仕云,鲜跃仲,陈俊水,蔡琪,金利通. 华东师范大学学报(自然科学版). 2003(01)
[8]β沸石的合成及其在裂化催化剂中的应用[J]. 李丽,潘惠芳,李文兵. 石油化工. 2002(03)
[9]桂北沸石矿开发应用方向探讨[J]. 赵临远,崔天顺,杨燕. 矿产与地质. 2001(01)
[10]广西资源车田红辉沸石特征的初步研究[J]. 张良钜. 矿物学报. 1997(02)
本文编号：3547039
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 我国造纸工业及特种纸产业发展概况
1.2 TiO_2光催化技术及其研究现状
1.3 沸石的结构特点及其应用
1.3.1 沸石的结构特点
1.3.2 沸石的应用
1.3.3 沸石的改性研究
1.4 TiO_2/沸石复合材料在造纸工业中的应用前景
1.4.1 TiO_2/沸石复合材料在废水处理中的应用前景
1.4.2 TiO_2/沸石复合材料在抗菌纸生产上的应用前景
1.5 本课题的研究进展和研究意义
1.5.1 本课题的研究进展
1.5.2 本课题的研究意义
1.6 本课题的实验方法及技术路线
第二章 天然沸石的结构表征与耐温性能研究
2.1 实验原料和方法
2.1.1 实验原料
2.1.2 X 射线衍射分析(XRD)
2.1.3 傅立叶-红外光谱分析(FTIR)
2.1.4 拉曼光谱分析(Raman Spectroscopy)
2.1.5 粒径分析
2.1.6 热重分析(TG-DTG)
2.1.7 差示扫描量热分析(DSC)
2.1.8 扫描电镜分析(SEM）和能谱分析(EDS）
2.1.9 原子力显微镜分析(AFM)
2.1.10 比表面积及孔隙分析
2.2 结果与分析
2.2.1 天然沸石的 XRD 分析
2.2.2 天然沸石的红外光谱分析
2.2.3 天然沸石的拉曼光谱分析
2.2.4 天然沸石的粒径分析
2.2.5 天然沸石的 TG-DTG 分析
2.2.6 天然沸石的 DSC 分析
2.2.7 天然沸石的 SEM 和 EDS 分析
2.2.8 天然沸石的 AFM 分析
2.2.9 天然沸石的比表面积及孔隙分析测试
2.3 本章小结
第三章 TiO_2/沸石复合材料的光催化降解甲基橙研究
3.1 实验原料、仪器及方法
3.1.1 实验原料
3.1.2 实验设备
3.1.3 甲基橙溶液吸收峰的确定
3.1.4 甲基橙溶液标准曲线的确定
3.1.5 TiO_2/沸石复合材料的制备
3.1.6 TiO_2/沸石复合材料的光催化降解甲基橙实验
3.1.7 TiO_2/沸石复合材料的回用
3.1.8 X 射线衍射分析(XRD)
3.1.9 傅立叶-红外光谱分析(FTIR)
3.1.10 拉曼光谱分析(Raman Spectrum)
3.2 结果及讨论
3.2.1 不同 pH 值对甲基橙溶液最大吸收波长的影响
3.2.2 不同 pH 条件下甲基橙溶液的 A-C 曲线方程
3.2.3 煅烧温度对 TiO_2/沸石复合材料 XRD 图谱的影响
3.2.4 煅烧温度对 TiO_2/沸石复合材料红外光谱的影响
3.2.5 TiO_2/沸石复合材料的拉曼光谱分析
3.2.6 TiO_2负载比例对 TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.7 TiO_2/沸石复合材料用量对光催化效果的影响
3.2.8 甲基橙溶液pH值对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.9 甲基橙溶液初始浓度对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.10 空气对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.11 过氧化氢对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.2.12 回用次数对TiO_2/沸石复合材料光催化效果的影响
3.3 本章小结
第四章 天然沸石的改性及金属离子掺杂对TiO_2/沸石复合材料光催化降解甲基橙的影响研究
4.1 实验原料、仪器及方法
4.1.1 实验原料
4.1.2 实验设备
4.1.3 改性沸石的制备
4.1.4 金属离子掺杂TiO_2/改性沸石复合材料的制备
4.1.5 X射线衍射分析（XRD）
4.1.6 傅立叶-红外光谱分析（FTIR）
4.1.7 扫描电镜分析(SEM）和能谱分析(EDS）
4.1.8 比表面积及孔隙分析
4.1.9 甲基橙光催化降解实验
4.2 结果及讨论
4.2.1 天然沸石的盐酸改性
4.2.2 天然沸石的NaOH改性
4.2.3 天然沸石的NaCl改性
4.3 TiO_2/沸石复合材料的金属离子掺杂
4.3.1 TiO_2/沸石复合材料的Fe~(3+)掺杂和Zn~(2+)掺杂
4.3.2 TiO_2/沸石复合材料的Cu~(2+)掺杂
4.3.3 TiO_2/沸石复合材料的Ag~+掺杂
4.4 本章小结
第五章 TiO_2/沸石复合材料的抗菌性能研究
5.1 实验原料、仪器和方法
5.1.1 实验原料
5.1.2 实验仪器
5.1.3 实验方法
5.2 结果与分析
5.2.1 五种复合材料对金黄色葡萄球菌的抗菌试验结果
5.2.2 五种复合材料对大肠杆菌的抗菌试验结果
5.3 本章小结
第六章 沸石和TiO_2/沸石复合材料制备抗菌纸的初步研究
6.1 实验原料和仪器
6.1.1 实验原料
6.1.2 傅立叶-红外光谱分析(FTIR)
6.1.3 扫描电镜分析(SEM)
6.1.4 纤维形态分析
6.1.5 纤维质量分析
6.1.6 其它仪器
6.2 实验方法
6.2.1 天然沸石和TiO_2/沸石复合材料的阳离子淀粉改性
6.2.2 浆料的打浆
6.2.3 纸样的抄纸及检测方法
6.2.4 纸样抗菌性能检测方法
6.3 结果与分析
6.3.1 阳离子淀粉的分析
6.3.2 BSKP的纤维形态
6.3.3 BSKP的红外光谱
6.3.4 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸灰分及填料留着率的影响
6.3.5 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸定量及紧度的影响
6.3.6 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸匀度及透气度的影响
6.3.7 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸耐破指数及抗张指数的影响
6.3.8 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸撕裂指数的影响
6.3.9 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸白度和不透明度的影响
6.3.10 沸石和TiO_2/沸石复合材料对成纸抗菌性能的影响
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化钛紫外光催化降解甲基橙废水的动力学研究[J]. 王磊,夏璐,鲁栋梁,胡玉平. 化学与生物工程. 2010(03)
[2]纳米Ag/HACC复合抗菌整理[J]. 来水利,颜珩烨,杜经武,朱雷. 印染. 2010(05)
[3]Fe3+掺杂介孔TiO2催化降解甲基橙[J]. 胡庆华,张蔚萍,刘凌强,陶春元,杨期勇. 工业催化. 2009(08)
[4]特种纸及其发展[J]. 龙柱. 江南大学学报(自然科学版). 2007(04)
[5]载银沸石抗菌剂的制备及其抗菌性能[J]. 王洪水,乔学亮,王小健,陈建国,熊建裕,曹元成. 材料科学与工程学报. 2006(01)
[6]填料留着率计算公式中值得注意的问题[J]. 肖秀芝. 湖北造纸. 2004(03)
[7]纳米CuO/TiO2的光催化降解及其应用[J]. 艾仕云,鲜跃仲,陈俊水,蔡琪,金利通. 华东师范大学学报(自然科学版). 2003(01)
[8]β沸石的合成及其在裂化催化剂中的应用[J]. 李丽,潘惠芳,李文兵. 石油化工. 2002(03)
[9]桂北沸石矿开发应用方向探讨[J]. 赵临远,崔天顺,杨燕. 矿产与地质. 2001(01)
[10]广西资源车田红辉沸石特征的初步研究[J]. 张良钜. 矿物学报. 1997(02)
本文编号：3547039
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