利用粉煤灰提铝酸渣制备SiO 2 气凝胶及TiO 2 /SiO 2 复合光催化材料

发布时间：2022-07-07 10:34

　　粉煤灰的化学成分、年排放量及堆存量决定了其在可再生资源领域的重要地位。从粉煤灰中提取氧化铝是对其高价值利用的主要模式,但此模式会产生大量的废渣。如果对这部分废渣处置不当,会产生固体废弃物的二次污染,还会浪费大量的硅成分,也就无法真正实现对粉煤灰的高效利用。基于环境保护和资源开发的迫切需要,本文从孔材料和光催化材料两个方面来扩展粉煤灰提铝酸渣的应用方向,以期为后续研究和工业化生产提供理论和数据支撑。鉴于粉煤灰提铝酸渣中非晶态SiO₂含量高的特点,采用了碱溶工艺制备硅酸钠溶液,为后续实验提供硅质原料。依据Box-Behnken实验设计方法,以SiO₂提取率最高为目标,对工艺条件进行了优化,结果表明,Box-Behnken实验设计法对硅酸钠溶液的制备方案进行辅助设计是可靠的;可以有效预测反应温度、反应时间和NaOH浓度对SiO₂提取率的影响规律,显著性关系由高到低依次为反应温度、反应时间、NaOH浓度;可以采用的最优方案为NaOH浓度15wt.%、反应时间2h、反应温度90°C,实际操作中的SiO₂的提取... 

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 粉煤灰资源概述
        1.1.1 粉煤灰的定义
        1.1.2 粉煤灰的形成
        1.1.3 粉煤灰的基本特性
        1.1.4 粉煤灰的危害
    1.2 从粉煤灰中提取氧化铝和提铝渣的研究现状
        1.2.1 从粉煤灰中提取氧化铝
        1.2.2 对粉煤灰提铝渣的再利用
    1.3 SiO_2气凝胶的研究现状
        1.3.1 SiO_2气凝胶的孔结构
        1.3.2 SiO_2气凝胶的性质
        1.3.3 SiO_2气凝胶的应用
        1.3.4 SiO_2气凝胶制备工艺进展
    1.4 TiO_2/SiO_2复合材料的研究现状
        1.4.1 TiO_2/SiO_2复合氧化物的结构特点
        1.4.2 TiO_2/SiO_2复合材料的应用
        1.4.3 TiO_2/SiO_2复合材料的制备方法
    1.5 选题意义及内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
    参考文献
第2章 实验部分
    2.1 原料
        2.1.1 成分分析
        2.1.2 XRD分析
    2.2 化学试剂
    2.3 实验设备和仪器
    2.4 样品的性能表征
        2.4.1 X射线衍射分析
        2.4.2 红外光谱分析
        2.4.3 热重-差热分析
        2.4.4 场发射扫描电子显微镜
        2.4.5 接触角测试
        2.4.6 N_2脱吸附等温线及比表面积分析
    2.5 样品的光催化和吸附性能测试
第3章 粉煤灰提铝酸渣制备硅酸钠溶液工艺研究
    3.1 引言
    3.2 实验工艺
    3.3 Box-Behnken实验设计
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 数据拟合
        3.4.2 回归模型的检验
        3.4.3 响应面直观分析
        3.4.4 最优参数的确定与验证
    3.5 本章小结
    参考文献
第4章 SiO_2气凝胶介孔材料的制备方法及表征
    4.1 引言
    4.2 气凝胶的制备过程
        4.2.1 水凝胶的制备
        4.2.2 水凝胶的陈化
        4.2.3 水凝胶的溶剂交换/表面改性和常压干燥
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 表面改性对凝胶干燥过程和SiO_2气凝胶性质的影响
        4.3.2 溶胶-凝胶过程对SiO_2气凝胶性质的影响
        4.3.3 改性剂用量对Si O_2气凝胶性质的影响
    4.4 本章小结
    参考文献
第5章 溶胶-凝胶法制备TiO_2/SiO_2复合光催化剂及性能的研究
    5.1 引言
    5.2 TiO_2/SiO_2复合粉体的制备及性能表征
        5.2.1 TiO_2/SiO_2复合粉体的制备
        5.2.2 实验结果与讨论
    5.3 TiO_2/SiO_2复合气凝胶的制备及性能表征
        5.3.1 TiO_2/SiO_2复合气凝胶的制备
        5.3.2 实验结果与讨论
    5.4 对比TiO_2/SiO_2复合粉体和复合气凝胶的脱色效果
    5.5 本章小结
    参考文献
第6章 以硅湿凝胶为载体的TiO_2的制备及性能的研究
    6.1 引言
    6.2 催化剂的制备
        6.2.1 TiO_2催化剂的制备
        6.2.2 TiO_2/硅湿凝胶复合光催化剂的制备
    6.3 实验结果与讨论
        6.3.1 TiO_2催化剂的制备工艺及性能分析
        6.3.2 TiO_2/硅湿凝胶复合光催化剂的制备工艺及性能分析
    6.4 本章小结
    参考文献
第7章 结论
    7.1 论文的研究成果
    7.2 存在问题与进一步研究
作者简介及科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3656266