卟啉敏化二氧化钛纳米管的制备与光催化性能研究

发布时间：2017-12-07 12:02

  本文关键词：卟啉敏化二氧化钛纳米管的制备与光催化性能研究

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【摘要】：随着国内纺织行业的迅速发展,有机染料的种类与数量与日俱增,其生产应用过程中产生的印染污水已成为自然水环境的重点污染源之一。其中,有机染料化合物作为印染废水中经常出现的有机污染物之一,已成为纺织印染污水处理的关键目标。本论文针对这一严重的现实现象,尤其是当前面临的水源污染问题,制备一种具有开发前景的可持续、环保型、易实施的可见光光敏催化材料,卟啉敏化TiO_2纳米管及与石墨烯(rGO)的复合的纳米级二元或三元复合可见光催化剂,并对其可见光催化降解有机污染物的性能,及光电子转移机理等进行研究。为处理纺织印染废水中有机污染物提供科学的理论基础,以及高效、绿色且易于实施的有机污水处理方法,这项工作也是响应了浙江省的“五水共治”的目标和战略布局,具有十分重要的意义。本课题主要研究内容如下:1、以P25(德固赛)为原料,通过水热合成法制备结构可控的TiO_2纳米管(TNT),调整工艺使其管径较小且均匀,尺寸为10-15nm。采用对-四苯基羧基卟啉(H_2TCPP)、对-四苯基羧基铜卟啉(CuTCPP)、对-四苯基羧基铁卟啉(Fe TCPP)三种敏化剂分别敏化TNT,制备H_2TCPP-TNT、CuTCPP-TNT、FeTCPP-TNT三种可见光催化材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和光致激发广谱(PL)等各种方法,表征制备的催化剂具有较好的物理形貌和化学结构性能。2、采用改性的Hummers方法制备氧化石墨烯(GO),再与TNT复合成制备纳米复合材料(rGO-TNT)。采用对-四苯基羧基铜卟啉(CuTCPP)敏化rGO-TNT制备三元纳米级有机-无机复合催化材料---CuTCPP/rGO-TNT可见光催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)和光致激发广谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)等各种方法,表征CuTCPP/rGO-TNT可见光催化剂具有较好的物理形貌和化学结构性能。3、催化剂的光催化性能研究。首先在黑暗中进行催化剂吸附性能的测试;探究可见光照射下P25、H_2TCPP/TNTs、CuTCPP/TNTs、FeTCPP/TNTs和CuTCPP/rGO-TNT催化剂对模拟印染污水亚甲基蓝溶液的催化降解效果;并分别对几种不同催化剂的光催化机理进行了分析和研究。探究了催化剂的化学稳定性能和可循环使用性。论文通过改进的水热法和加热回流等方法,制备了不同的可见光敏催化剂,采用多种仪器对其进行表征,并在模拟可见光的条件下降解MB溶液,进一步探究其重复使用性能,获得了可见光光敏催化剂在催化过程中的电子转移动力学机制,以及催化剂催化降解水中有机污染物的机理,得到一种可以在可见光范围内响应的“有机-无机”纳米级二元/三元复合可见光敏催化剂。为开发真正应用于处理纺织印染污水的高效可见光催化剂提供有益的理论指导和应用探索。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;O643.36

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