钛基催化剂的制备及其光催化脱除NO性能研究

发布时间：2024-07-08 21:40

　　近几年由于环境问题日益严重,氮氧化物(NO_x)的排放是造成环境污染的主要原因之一,因此国家对氮氧化物的排放要求越来越严格。目前在工业上普遍使用的是SCR脱硝技术,但是由于该技术适用于300～400℃的烟气温度,并不适用于小型锅炉厂。如要实现低成本烟气脱硝,最简便的方法就是通过氧化法将烟气中的NO氧化成为NO_x,再使用碱液进行脱除。光催化法作为催化氧化法中的一种,是目前最热门的催化方式之一,具有能源来源广,清洁,成本低等优势,具有解决环境污染和能源短缺的潜在能力。而半导体光催化剂是光催化的核心,二氧化钛(TiO₂)作为半导体光催化剂,具有性能稳定、成本低廉、无毒等优异特性。本文通过增大比表面积和增加活性位点两种策略对TiO₂进行改性,使其在低温条件下提高对NO的转化率。首先,由商业P25催化剂(TiO₂)通过水热法制备大量TiO₂纳米管前驱体,再通过湿法化学法将P掺入前驱体后通过煅烧制得P-TiO₂纳米管(P-TNTs)。在UV/H

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 氮氧化物的来源
    1.3 氮氧化物的危害
    1.4 当前控制氮氧化物排放的法规
    1.5 氮氧化物控制技术
        1.5.1 还原法烟气脱硝技术
        1.5.2 氧化法烟气脱硝技术
    1.6 光催化法脱除NO
        1.6.1 光催化脱硝机理
        1.6.2 TiO₂光催化剂
        1.6.3 TiO₂制备方法
        1.6.4 TiO₂光催化剂存在的问题
        1.6.5 TiO₂光催化剂改性方法
    1.7 本文的选题依据与主要研究内容
        1.7.1 论文选题依据
        1.7.2 研究内容
2 实验
    2.1 实验材料
        2.1.1 主要原料
        2.1.2 主要仪器
    2.2 催化剂的制备
        2.2.1 P-TNTs的制备
        2.2.2 TiO₂催化剂的制备
        2.2.3 B-TiO₂催化剂的制备
        2.2.4 氧化石墨(GO)的制备
        2.2.5 B-TiO₂-GO复合催化剂的制备
    2.3 表征分析方法
    2.4 光催化活性评价
3 P掺杂Ti O₂纳米管的吸附性能对光催化脱除NO的影响
    3.1 实验
        3.1.1 主要仪器与试剂
        3.1.2 P-TiO₂纳米管的制备
        3.1.3 催化剂活性评价
    3.2 P-TNTs催化剂光催化脱除NO的性能研究
    3.3 P-TNTs催化剂性能增强机制研究
        3.3.1 P-TNTs催化剂晶体结构分析
        3.3.2 P-TNTs拉曼与红外分析
        3.3.3 P-TNTs的高倍电镜分析
        3.3.4 P-TNTs催化剂固体紫外分析
        3.3.5 TNTs及 P-TNTs表面氧化还原电位分析
        3.3.6 光电流密度测试
    3.4 催化剂反应过程及反应物吸附特性
        3.4.1 瞬态反应
        3.4.2 催化剂表面NO吸附性能的研究
        3.4.3 催化剂表面H₂O₂吸附研究
        3.4.4 机理分析
    3.5 反应稳定性测试
    3.6 本章小结
4 TiO₂中氧空位对NO脱除的影响
    4.1 实验
        4.1.1 主要仪器和试剂
        4.1.2 催化剂的制备
        4.1.3 催化剂活性评价
    4.2 B-TiO₂和TiO₂催化剂光催化氧化NO的性能研究
    4.3 B-TiO₂和TiO₂表征结果分析
        4.3.1 催化剂的XRD谱图分析
        4.3.2 拉曼分析
        4.3.3 催化剂固体紫外分析
        4.3.4 EPR谱图分析
        4.3.5 比表面积分析
    4.4 NO光催化氧化机理
        4.4.1 自由基捕获实验
        4.4.2 400-B-TiO₂ 表面氧化还原电位分析
        4.4.3 电化学分析
        4.4.4 反应机理分析
    4.5 本章小结
5 氧化石墨烯(GO)与B-TiO₂复合对NO脱除的影响
    5.1 实验
        5.1.1 主要仪器与原料
        5.1.2 复合催化剂B-TiO₂-GO的制备
        5.1.3 催化剂的活性评价
    5.2 B-TiO₂-GO复合催化剂光催化脱除NO的性能研究
    5.3 光催化剂活性的增强机制研究
        5.3.1 催化剂的XRD谱图分析
        5.3.2 形貌表征
        5.3.3 拉曼分析
        5.3.4 固体紫外分析
        5.3.5 XPS分析
        5.3.6 催化剂表面NO吸附分析
    5.4 复合结构催化剂光催化氧化脱除NO效率增强的机理分析
        5.4.1 表面氧化还原电位分析
        5.4.2 催化剂表面高效电荷分离和运输分析
        5.4.3 催化剂EPR分析
        5.4.4 催化剂氧化脱除NO机理分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：4003917