TiO 2 纳米管光催化同步去除水体中重金属和有机物的协同作用及其机理

发布时间：2024-05-12 10:27

　　Ti0：光催化技术是目前被广泛关注的一项催化新技术。Ti0：在受光照后会产生电子-空穴对,光生电子具有很强的还原能力,光生空穴具有很强的氧化能力,当污染物种(如有机物或金属离子)吸附到半导体Ti02表面时,就会分别得到电子或空穴,发生相应的氧化还原反应。利用电子-空穴的协同作用,同时去除环境中的氧化态和还原态的污染物成为当前催化和环境保护研究领域的一个研究热点。本课题在以下几个方面做了一些研究工作,为开拓TiO2纳米管催化剂在同步处理有毒有机废水和含重金属离子的废水方面提供了理论基础。1.以纳米Ti02为原料,采用水热合成法制得Ti0：纳米管。采用红外光谱(FT-IR)分析、X衍射(XRD)分析和电镜扫描分析进行表征。表明用水热合成法制备的纳米管不会改变其晶型,同样主要为锐钛矿型,含有少量金红石型；相比纳米Ti02,制得的Ti02纳米管晶粒尺寸较小,增大了比表面积和孔体积、具有相对较好的分散性能,克服了纳米Ti02颗粒容易团聚的现象,制备出来的Ti0：纳米管在理论上具有良好的光催化活性。2.在总体积为500 mL、反应物浓度为2×10-mol/L、300W紫外光照射下(体系中的光密度为...

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摘要
Abstract
目录
CONTENTS
第一章 绪论
    1.1 TiO₂光催化研究背景
    1.2 TiO₂光催化氧化还原机理
        1.2.1 TiO₂光催化还原金属离子机理
        1.2.2 TiO₂光催化氧化有机物机理
    1.3 TiO₂光催化氧化还原的影响因素
        1.3.1 TiO₂晶型、粒径和制备
        1.3.2 光源与光强
        1.3.3 溶液的pH
        1.3.4 氧气
        1.3.5 催化剂的用量
        1.3.6 物质浓度
        1.3.7 温度
        1.3.8 阴离子的影响
        1.3.9 反应时间的影响
    1.4 TiO₂光催化还原金属离子的研究进展
        1.4.1 光催化还原金属离子应用研究
        1.4.2 有机物对金属离子的光催化还原的影响
        1.4.3 金属离子共存对光催化还原的影响
    1.5 TiO₂光催化氧化有机物的研究进展
        1.5.1 光催化氧化有机污染物的应用研究
        1.5.2 金属离子对有机物的光催化氧化的影响
        1.5.3 光催化还原金属离子和光催化氧化有机物的协同机理研究
    1.6 本课题研究的目的、意义及来源
    1.7 研究内容
        1.7.1 TiO₂纳米管的制备及表征
        1.7.2 TiO₂纳米管光催化还原Cu(Ⅱ)动力学研究
        1.7.3 TiO₂纳米管光催化还原Ag(Ⅰ)动力学研究
        1.7.4 TiO₂纳米管光催化氧化有机污染物动力学研究
第二章 实验部分
    2.1 实验材料与化学试剂
    2.2 实验常用仪器设备
    2.3 本研究的实验方案和实验路线
    2.4 实验装置和方法
        2.4.1 X射线光电子能谱(XPS)
        2.4.2 X衍射(XRD)分析
        2.4.3 红外光谱分析
        2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)分析
        2.4.5 比表面积(BET)分析
        2.4.6 光催化反应装置
    2.5 实验方法
        2.5.1 光催化降解有机物反应实验
        2.5.2 光催化还原金属离子反应实验
第三章 TiO₂纳米管的制备和表征
    3.1 TiO₂纳米管的制备
    3.2 TiO₂纳米管的表征
        3.2.1 TiO₂纳米管的FT-IR表征分析
        3.2.2 TiO₂纳米管的XRD分析
        3.2.3 TiO₂纳米管的扫描电镜(SEM)分析
        3.2.4 TiO₂纳米管的比表面积(BET)分析
    3.3 讨论
    3.4 小结
第四章 TiO₂纳米管光催化氧化有机物的动力学研究
    4.1 研究目的
    4.2 TiO₂纳米管光催化降解有机物
        4.2.1 有机物直接光解
        4.2.2 TiO₂纳米管光催化降解有机物的动力学
    4.3 讨论
    4.4 小结
第五章 TiO₂纳米管对Cu(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)的吸附和光催化还原作用研究
    5.1 研究目的
    5.2 TiO₂纳米管光催化还原金属离子
        5.2.1 金属离子直接光解
        5.2.2 金属离子暗吸附
        5.2.3 TiO₂纳米管光催化还原金属离子的动力学分析
        5.2.4 实验前后pH的变化
        5.2.5 产物形态分析
    5.3 讨论
    5.4 小结
第六章 有机物对Cu(Ⅱ)还原的影响与有机物氧化电位关系的研究
    6.1 研究目的
    6.2 有机添加物对Cu(Ⅱ)暗吸附和光解的影响
    6.3 TiO₂纳米管光催化还原Cu(Ⅱ)
        6.3.1 反应前后pH变化
        6.3.2 Cu(Ⅱ)还原产物表征
        6.3.3 有机体对Cu(Ⅱ)反应速率的影响与有机体还原电位的关系
    6.4 讨论
    6.5 小结
第七章 TiO₂纳米管光催化处理络合铜废水：Cu²⁺和有机配体协同机理研究
    7.1 研究目的
    7.2 研究内容
        7.2.1 络合体系中Cu(Ⅱ)各种形态及百分含量
        7.2.2 TiO₂纳米管去除络合物铜的动力学研究
        7.2.3 光催化反应前后pH的变化
        7.2.4 有机配体对Cu(Ⅱ)光催化还原的影响
        7.2.5 Cu(Ⅱ)对有机体光催化氧化的影响
        7.2.6 产物分析
    7.3 小结
第八章 Ag(Ⅰ)与有机体配合对同步去除Ag(Ⅰ)和降解有机物的影响研究
    8.1 研究目的
    8.2 研究内容
        8.2.1 暗吸附和光解
        8.2.2 实验前后pH的变化
        8.2.3 有机体与Ag(Ⅰ)络合对有机物光催化氧化的影响
        8.2.4 有机体与Ag(Ⅰ)络合对Ag(Ⅰ)光催化还原的影响
    8.3 小结
结论
附录
参考文献
攻读博士学位期间已发表和待发表的论文
致谢



本文编号：3971208