水浴法TiO2的表面氧化改性及其可见光催化性能的研究

论文摘要

采用水浴法制备二氧化钛,并用双氧水氧化改性二氧化钛制备可见光催化剂,并考察了双氧水浓度、反应温度、反应时间、对产物双氧基团含量的影响,采用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、紫外可见漫反射仪（UV-vis DRS）、傅立叶红外光谱仪（FTIR）,拉曼光谱仪（Raman）等表征手段对双氧水氧化改性二氧化钛及TiO2纳米微粒进行表征。以及综合考虑各种因素得出的最佳制备工艺为：反应温度为50℃,反应时间为3h,双氧水浓度为30%,最终制备的产品双氧基团含量为0.77%。以甲基橙为模型有机污染物,考察了双氧水氧化改性后二氧化钛在可见光下的光催化活性,结果表明双氧水氧化改性二氧化钛具有优异的可见光催化活性研究了制备条件（例如双氧水氧化改性的反应时间、双氧水浓度和反应温度等）对双氧水氧化改性后二氧化钛在可见光下光催化降解性能的影响。结果表明,当双氧水氧化改性二氧化钛的反应时间为3h,双氧水浓度为30%,反应温度为50℃时,双氧水氧化改性的二氧化钛具有最佳的光催化能力,降解率达到96.31%以甲基橙为模型有机污染物考察双氧水氧化改性二氧化钛在可见光催化稳定性和光催化剂再生。结果表明,双氧水氧化改性后二氧化钛随着反应的次数增加,光催化性能逐渐的降低,光催化进行到第五次时降解率仍然可以保持到60%以上,双氧水氧化改性二氧化钛具有良好的光催化稳定性。对催化降解第十次的样品按照双氧水氧化改性二氧化钛的方法重新制备氧化TiO2,可将光催化降解率重新提高到61.47%,所以双氧水氧化改性二氧化钛可进行重复使用,可以进行再生。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 二氧化钛光催化剂简介
• 1.2 二氧化钛制备方法简介
• 1.2.1 等离子体法
• 1.2.2 水解法
• 1.2.3 热合成法
• 1.2.4 溶胶凝胶法
• 1.2.5 溅射法
• 1.2.6 水浴法
• 2光催化反应机理'>1.3 TiO₂光催化反应机理
• 2光催化活性的方法'>1.4 提高TiO₂光催化活性的方法
• 1.4.1 金属离子掺杂
• 1.4.2 非金属离子掺杂
• 1.4.3 半导体复合
• 1.4.4 贵金属沉淀
• 1.4.5 表面光敏化
• 1.5 二氧化钛添加氧化剂光催化
• 2O₂的协同作用'>1.5.1 与H₂O₂的协同作用
• 1.5.2 与Fenton试剂的协同作用
• 1.5.3 与臭氧之间的协同效应
• 2O₂氧化TiO₂可见光催化'>1.6 H₂O₂氧化TiO₂可见光催化
• 1.7 光催化剂的再生技术分析
• 1.8 前景展望
• 1.9 本课题的提出和拟研究的主要内容
• 第2章 双氧水氧化处理二氧化钛制备可见光催化剂
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器及设备
• 2.1.3 水浴法二氧化钛样品的制备
• 2.1.4 过氧化氢氧化改性水浴法二氧化钛样品的制备
• 2.1.5 过氧化氢氧化改性二氧化钛表面过氧基团的测定
• 2.1.6 过氧化氢改性二氧化钛样品的表征
• 2.2 结果和讨论
• 2.2.1 改变制备条件对产物双氧基团含量的影响
• 2.2.2 产物表征
• 2.3 本章小结
• 第3章 双氧水处理条件对二氧化钛可见光催化活性的影响
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要仪器及设备
• 3.1.2 样品及试剂实验所用试剂
• 3.1.3 光催化活性测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 甲基橙最大吸收波长及工作曲线的确定
• 3.2.2 反应时间的影响
• 3.2.3 双氧水浓度的影响
• 3.2.4 反应温度的影响
• 3.2.5 选定条件下产品光催化降解率
• 3.3 本章小结
• 第4章 氧化处理后二氧化钛可见光催化活性的稳定性以及再生性研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料
• 2O₂氧化改性后的TiO₂的光催化稳定性'>4.1.2 H₂O₂氧化改性后的TiO₂的光催化稳定性
• 2O₂氧化改性后的TiO₂再生利用光降解甲基橙'>4.1.3 H₂O₂氧化改性后的TiO₂再生利用光降解甲基橙
• 4.1.4 样品表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 过氧化氢氧化改性二氧化钛的光催化稳定性
• 4.2.2 循环利用后再生分析
• 4.2.3 紫外可见漫反射吸收光谱分析（DRS）
• 4.2.4 傅立叶变换红外光谱分析（FTIR）
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢