茜素表面改性二氧化钛材料的制备及可见光下光催化还原六价铬的研究

发布时间：2023-12-24 11:20

　　随着我国铬工业的迅速发展,大量含铬废水被排放到水体中,六价铬毒性大,被我国污水综合排放标准列为第一类污染物。光催化法是目前去除六价铬最有前景的方法之一,开发廉价高效的光催化剂成为国内外的研究热点。本文选择安全环保的二氧化钛为基底,廉价易得的茜素为表面改性剂,以一步水热法合成了茜素-二氧化钛催化剂(AL-Ti O2),以期提高二氧化钛的光催化除铬效率。通过SEM、XRD、UV-vis等表征手段对材料进行了系统性的结构组成和光学性质分析,并探究了可见光下AL-Ti O2复合材料对六价铬离子的光催化还原效果,分析了光催化反应的影响因素,提出了可能的作用机理。研究结果表明,茜素与Ti O2之间通过Ti-O-C键相互连接,复合材料表面存在氧空位。在可见光下照射一小时后,复合材料对六价铬的还原效率从未改性前的0.3%提高到了99.4%,光催化反应速率常数提高到了纯Ti O2的46倍。茜素引入量、溶液p H值、体系料液比等均是影响光催化反应的因素。茜素与Ti O2之间形成了LMCT激发过程,减小了Ti O2的带隙,将材料的光响应范围拓展到了可见光区;制备过程中生成的氧空位同样抑制了光生电子-空穴的复...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 文献综述
    1.1 铬的污染现状及危害
        1.1.1 铬的来源及存在形式
        1.1.2 铬的生态效应
    1.2 含铬废水的处理方法
        1.2.1 直接法
        1.2.2 间接法
    1.3 二氧化钛性质及光催化原理
        1.3.1 二氧化钛性质
        1.3.2 二氧化钛光催化原理
        1.3.3 二氧化钛研究进展
    1.4 配体金属电荷转移
        1.4.1 配体金属电荷转移过程概述
        1.4.2 LMCT敏化剂类型
        1.4.3 LMCT在光催化领域的应用
    1.5 本文研究内容及意义
第2章 AL-TiO₂的制备与结构性质表征
    2.1 引言
    2.2 实验试剂与仪器
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 材料制备方法
    2.4 材料表征手段
    2.5 材料表征结果
        2.5.1 扫描电子显微镜分析结果
        2.5.2 X射线衍射分析结果
        2.5.3 傅里叶变化红外光谱分析结果
        2.5.4 拉曼分析
        2.5.5 X射线电子能谱分析结果
        2.5.6 热重分析
        2.5.7 比表面积分析
        2.5.8 Zeta电位分析
        2.5.9 电子顺磁共振波谱分析
    2.6 本章小结
第3章 AL-TiO₂的光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验试剂与仪器
        3.2.1 实验仪器
        3.2.2 实验试剂
    3.3 材料光催化还原Cr(Ⅵ)实验方法
        3.3.1 Cr(Ⅵ)浓度的检测方法
        3.3.2 铬的标准曲线绘制
        3.3.3 材料光催化动力学实验
        3.3.4 pH对铬的去除率的影响实验
        3.3.5 料液比实验
    3.4 实验结果
        3.4.1 茜素复合量对光催化性能的影响
        3.4.2 pH对铬去除率的影响
        3.4.3 料液比对铬去除率的影响
    3.5 本章小结
第4章 AL-TiO₂光催化机理探究
    4.1 引言
    4.2 实验试剂与仪器
        4.2.1 实验仪器
        4.2.2 实验试剂
    4.3 材料性能表征方法
    4.4 材料光学性能表征结果分析
        4.4.1 荧光光谱分析
        4.4.2 紫外-可见漫反射光谱分析
        4.4.3 电化学交流阻抗谱分析
        4.4.4 价带-X射线光电子能谱分析
        4.4.5 反应产物吸附铬的价态分析
        4.4.6 AL-TiO₂复合材料光催化还原六价铬机理
    4.5 本章小结
第5章 结论
    5.1 结论
    5.2 创新性
    5.3 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3874406