新型二氧化钛可见光催化剂制备、表征及应用

发布时间：2017-12-19 16:42

本文关键词：新型二氧化钛可见光催化剂制备、表征及应用　出处：《天津工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着水污染环境问题的日渐严重,保护水环境成为了全球倡导的事情。光催化降解污染物也成了国际上所研究的热门技术之一。该技术因其环保高效,无二次污染等特点被广大研究人员和社会环保领域的工作者所关注。在已有的光催化材料中,TiO_2因具有光催化活性高、化学稳定性好、价格低廉等特点而受到广泛研究人员和社会环保领域的工作者的青睐。但TiO_2具有较大的禁带宽度(Eg约为3.2 eV),只能对占太阳光总能量的4%～6%的紫外光(~365 nm)产生响应,对可见光利用率极低,此外,粉末光催化剂还存在回收困难等问题。基于以上因素,本课题以TiO_2为基体,对其进行Ag掺杂改性,减小其禁带宽度,使其能够在可见光下进行光催化降解,扩大其实际应用范围。研究的主要内容如下:(1)以硝酸银为银源,聚吡咯为中间模板,纳米TiO_2为基体,采用化学氧化聚合法制备了聚吡咯-纳米银掺杂二氧化钛(PPy-Ag/TiO_2),然后经马弗炉高温焙烧,去除PPy模板,得到粒径约为40nm的Ag/TiO_2粒子。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM),紫外可见漫反射(UV-Visible DRS),热重分析(TG)等研究催化剂的物相结构、微观形貌及光学性能。结果发现Ag/TiO_2的禁带宽度为2.95 eV,PPy-Ag/TiO_2的禁带宽度为3.06eV,与TiO_2相比均有所减小。光催化性能测试结果表明,经500℃高温焙烧后,所得Ag/TiO_2在可见光辐照3 h后,Ag/TiO_2对亚甲基蓝的移除率可达99%,对罗丹明B的移除率在75%左右。而且,所制备的Ag/TiO_2在可见光下可降解稳定的油水乳液,5 h后,油滴粒径明显变小,乳液颜色由乳白色逐渐变为无色,移除率达80%以上,可实现对水包油乳液的无害化处理。(2)采用浸渍涂覆制备纤维光催化剂及用小样织布机织成织物,解决粉末催化剂难以回收的问题。将二甲基亚砜与无水乙醇按照体积比为80:20(v:v)混合,然后将Ag/TiO_2粒子分散到混合溶剂中,得到一定固含量的Ag/TiO_2分散液,采用浸渍涂覆法,将聚丙烯腈纤维以0.5 m/s的速度通过制得的Ag/TiO_2分散液后,进入水中固化成形,洗涤干燥。得到纤维光催化剂,最后将纤维光催化剂用小样织机织成织物。通过FESEM、FTIR和TG测试分析,表明Ag/TiO_2粒子已经成功涂覆在PAN纤维的表面,其负载量约为14.2%,织物的自清洁效果良好。光催化性能测试结果表明,纤维光催化剂在可见光辐照3 h后,对亚甲基蓝的移除率约为50%,经连续循环使用5次后,移除率仍达48%以上,说明粒子在纤维表面附着牢固,持久耐用。(3)经过前期实验,发现粒子直接负载到基体上,对基体结构造成了伤害,基于此原因,以硅酸四乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法制备SiO_2@void@Ag/TiO_2复合多孔中空纳米微球光催化剂,以保护基体,同时采用XRD、FTIR、UV-Vis DRS、TG和光催化降解罗丹明B对其结构和光催化性能进行研究。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36;O644.1

【参考文献】

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