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改性二氧化钛薄膜的制备及光催化性能研究

2020-12-17阅读(572)

改性二氧化钛薄膜的制备及光催化性能研究

论文摘要

二氧化钛（TiO2）纳米材料因其具有良好的光催化活性，且无毒、无害、化学稳定性好等优点而被广泛应用于水处理领域。为了避免TiO2悬浮体系中光催化剂回收难，成本高等缺点，本文以钛酸丁酯为钛源，无水乙醇为溶剂，盐酸为水解抑制剂制备了TiO2前驱体溶胶；以玻璃为载体，通过浸渍提拉制膜，然后在520℃下热处理2 h得到锐钛矿相纳米TiO2薄膜；以苯酚为目标污染物，对所制备的TiO2薄膜进行光催化活性测试。结果表明：90 min后，在紫外光下苯酚的去除率为16.8 %，而在可见光下的苯酚去除率仅为3.2 %。针对纯TiO2薄膜对可见光利用率低的问题，制备了Fe、Mn、Ce、Zn、N单元素掺杂以及复合体系掺杂改性的TiO2薄膜，以期增加对可见光的吸收，提高薄膜的光催化活性。同时加入适量的造孔剂聚乙二醇-400，以增大TiO2的比表面积，进一步提高TiO2薄膜的光催化活性。测试结果表明：（1）掺杂改性后的TiO2光催化剂的比表面积较纯TiO2有所增大；（2）在所选单一元素掺杂中，以Mn/Ti摩尔比率为2.0 %时的效果最为突出，在紫外光和可见光下的苯酚去除率分别为24.2 %和7.8 %，但无论在紫外光还是可见光下，Zn掺杂对TiO2薄膜的影响不明显；（3）在金属复合掺杂中，当掺杂元素起到协同作用时，有利于光催化活性的提高，以Fe/Ti摩尔比率为0.25 %和Mn/Ti摩尔比率为2.0 %共掺杂效果最好，在紫外光下，苯酚去除率为26.2 %，较纯TiO2薄膜提高了56 %；（4）所制备的薄膜样品均有较强的光致亲水性，并且有较好的化学稳定性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 2基本性质与结构'>1.2 TiO2基本性质与结构
  • 2光催化机理'>1.3 TiO2光催化机理
  • 2薄膜载体'>1.4 TiO2薄膜载体
  • 1.4.1 玻璃类
  • 1.4.2 金属类
  • 1.4.3 吸附剂类
  • 2薄膜的制备方法'>1.5 TiO2薄膜的制备方法
  • 1.5.1 液相法
  • 1.5.2 气相法
  • 1.5.3 电化学方法
  • 1.5.4 粉末法
  • 2的应用'>1.6 TiO2的应用
  • 2在废水处理中的应用'>1.6.1 TiO2在废水处理中的应用
  • 2在空气治理中的应用'>1.6.2 TiO2在空气治理中的应用
  • 2在其他领域中的应用'>1.6.3 TiO2在其他领域中的应用
  • 2薄膜的制备'>第2章 TiO2薄膜的制备
  • 2.1 实验药剂及设备
  • 2.2 sol-gel 法制备纳米薄膜的基本原理
  • 2.2.1 醇解反应
  • 2.2.2 水解反应
  • 2.2.3 缩聚反应
  • 2.2.4 凝胶化
  • 2.2.5 凝胶干燥
  • 2.2.6 热处理
  • 2溶胶的制备'>2.3 TiO2溶胶的制备
  • 2薄膜的制备流程'>2.4 TiO2薄膜的制备流程
  • 2.4.1 玻璃基片的清洗
  • 2薄膜的制备'>2.4.2 纳米 TiO2薄膜的制备
  • 2.5 本章小结
  • 2薄膜的光催化活性测试'>第3章 TiO2薄膜的光催化活性测试
  • 2薄膜结构表征'>3.1 TiO2薄膜结构表征
  • 3.1.1 XRD 分析
  • 3.1.2 比表面积及孔径分析
  • 3.2 苯酚的分析方法
  • 3.2.1 4-氨基安替吡林分光光度法
  • 3.2.2 显色试剂的配制
  • 3.2.3 苯酚标准曲线的绘制
  • 3.3 实验装置
  • 3.4 苯酚水样的测试
  • 3.5 本章小结
  • 2薄膜的改性'>第4章 TiO2薄膜的改性
  • 2光催化剂的改性方法'>4.1 TiO2光催化剂的改性方法
  • 4.1.1 金属离子掺杂
  • 4.1.2 非金属离子掺杂
  • 4.1.3 共掺杂
  • 4.1.4 染料敏化
  • 4.1.5 半导体敏化
  • 4.2 掺杂改性方案
  • 2薄膜的制备'>4.3 改性 TiO2薄膜的制备
  • 4.4 本章小结
  • 2薄膜的光催化活性测试'>第5章 改性 TiO2薄膜的光催化活性测试
  • 5.1 比表面积分析
  • 2薄膜的影响'>5.2 金属离子掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.2.1 Fe 离子掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.2.2 Mn 离子掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.2.3 Ce 离子掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.2.4 Zn 离子掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.3 非金属离子掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.4 金属离子共掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.4.1 Fe Mn 掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.4.2 Fe、Ce 掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.4.3 Ce Mn 掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 2薄膜的影响'>5.4.4 Fe、Mn、Ce 共掺杂对 TiO2薄膜的影响
  • 5.5 亲水性
  • 5.6 薄膜的化学稳定性
  • 5.7 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
  • 致谢
  • 作者简介

    • 相关论文文献

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