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基于酚醛树脂活性炭的制备及负载TiO2吸附—光催化性能

2020-12-06阅读(944)

基于酚醛树脂活性炭的制备及负载TiO2吸附—光催化性能

论文摘要

随着科学技术的进步,对活性炭的要求越来越高,以天然原料生产的活性炭,或存在杂质,或孔径分布不均,或比表面等性能不能满足某些特殊要求,因此需要选择新原料和新方法。同时,随着活性炭的大量使用,被废弃的活性炭造成资源极大的浪费及二次污染等问题,这就给人们提出了新的问题-活性炭再生问题。针对这些问题,本论文的研究内容为基于酚醛树脂活性炭的制备及负载TiO2吸附-光催化性能。本文以酚醛树脂为原料,氢氧化钾为活化剂,采用炭化活化一步法制备酚醛树脂基活性炭,通过正交实验研究制备工艺中碱脂比、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响因素,利用TG-DTA、XRD、FT-IR、BET、SEM和TEM等手段对炭化活化过程、表面官能团、比表面积、孔结构和表面形貌进行了测试分析。结果表明:碱脂比为2:1,活化温度为750℃,活化时间为60min的工艺条件下制得酚醛树脂基活性炭的亚甲基蓝的吸附量为186.0mL?g-1,碘的吸附量为1417.96mg?g-1,比表面积达1853m2·g-1,总孔容为1.246cm3·g-1。其孔隙结构以0.6nm和0.9nm左右的微孔为主。其表面具有-OH、C-O-C及C=C等大量的活性基团,增强其活性。以上述探讨的最佳工艺条件下制备的酚醛树脂基活性炭为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/AC复合材料,对其结构进行表征分析,并在紫外灯照射条件下,对亚甲基蓝进行吸附-光催化降解实验,讨论煅烧温度、TiO2的负载量、溶液浓度、溶液pH和重复利用次数等因素对TiO2/AC复合材料结构性能的影响。结果表明:煅烧温度为500℃700℃时,制得TiO2/AC中TiO2均为锐钛矿晶型,酚醛树脂基活性炭的加入使TiO2的平均粒径减小,抑制晶型转变,提高相变温度。煅烧温度为600℃,TiO2质量分数为18.8%的TiO2/AC对亚甲基蓝去除率最大,并且受溶液浓度和pH值影响较小。同时,随重复使用次数的增加,其去除率要高于未负载TiO2的活性炭,从而达到TiO2光再生活性炭的目的。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题的目的及意义
  • 1.2 活性炭的概况
  • 1.2.1 活性炭的结构与性能
  • 1.2.2 活性炭的制备
  • 2 半导体光催化技术'>1.3 TiO2半导体光催化技术
  • 2 的晶型结构'>1.3.1 TiO2的晶型结构
  • 2 光催化机理'>1.3.2 TiO2光催化机理
  • 2 光催化剂存在的问题'>1.3.3 TiO2光催化剂存在的问题
  • 2 的光催化剂的复合'>1.4 活性炭与TiO2的光催化剂的复合
  • 2 的复合方式'>1.4.1 活性炭与TiO2的复合方式
  • 2 的吸附-光催化作用'>1.4.2 活性炭与TiO2的吸附-光催化作用
  • 1.5 本课题主要研究内容
  • 第2章 实验材料及方法
  • 2.1 实验材料和实验仪器
  • 2.1.1 实验材料
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2 的制备方法'>2.2 酚醛树脂基活性炭及负载TiO2的制备方法
  • 2.2.1 酚醛树脂基活性炭的制备
  • 2 的制备'>2.2.2 酚醛树脂基活性炭负载TiO2的制备
  • 2 的结构分析方法'>2.3 酚醛树脂基活性炭及负载TiO2的结构分析方法
  • 2.3.1 热失重测试
  • 2.3.2 表面官能团的表征
  • 2.3.3 比表面积和孔结构测试
  • 2.3.4 XRD 分析
  • 2.3.5 表面形貌观察及成分分析
  • 2.4 酚醛树脂基活性炭吸附性能评价
  • 2/AC 复合材料吸附-光催化性能评价'>2.5 TiO2/AC 复合材料吸附-光催化性能评价
  • 2.5.1 评价吸附-光催化性能的模型的选择
  • 2.5.2 亚甲基蓝溶液的配制和测定
  • 2/AC 吸附-光催化降解的实验方法'>2.5.3 TiO2/AC 吸附-光催化降解的实验方法
  • 2.5.4 性能评价指标
  • 第3章 酚醛树脂基活性炭的制备及表征
  • 3.1 酚醛树脂基活性炭的制备工艺
  • 3.2 制备酚醛树脂基活性炭工艺条件的确定
  • 3.2.1 正交试验设计
  • 9（33）正交设计结果及分析'>3.2.2 L9（33）正交设计结果及分析
  • 3.3 酚醛树脂基活性炭炭化活化过程分析
  • 3.3.1 TG-DTA 分析
  • 3.3.2 XRD 分析
  • 3.4 酚醛树脂基活性炭结构表征
  • 3.4.1 酚醛树脂基活性炭结构
  • 3.4.2 酚醛树脂基活性炭的表面官能团
  • 3.4.3 酚醛树脂基活性炭的比表面积和孔径结构
  • 3.4.4 酚醛树脂基活性炭表面形貌观察及成分分析
  • 3.5 本章小结
  • 2的制备及吸附-光催化性能'>第4章 酚醛树脂基活性炭负载TiO2的制备及吸附-光催化性能
  • 2 的制备'>4.1 酚醛树脂基活性炭负载TiO2的制备
  • 4.1.1 载体酚醛树脂基活性炭的选择
  • 2/AC 的制备工艺'>4.1.2 TiO2/AC 的制备工艺
  • 2 负载量的测定'>4.1.3 TiO2负载量的测定
  • 2/AC 复合材料的表征测试'>4.2 TiO2/AC 复合材料的表征测试
  • 4.2.1 TG-DTA 分析
  • 4.2.2 XRD 测试
  • 4.2.3 表面官能团的分析
  • 4.2.4 BET 法计算比表面积
  • 4.2.5 表面形貌观察及成分分析
  • 2/AC 复合材料的吸附-光催化性能'>4.3 TiO2/AC 复合材料的吸附-光催化性能
  • 2/AC 的吸附-光催化性能的影响'>4.3.1 煅烧温度对TiO2/AC 的吸附-光催化性能的影响
  • 2的质量分数对TiO2/AC 吸附-光催化性能的影响'>4.3.2 TiO2的质量分数对TiO2/AC 吸附-光催化性能的影响
  • 2/AC 吸附-光催化性能的影响'>4.3.3 溶液浓度对不同质量分数的TiO2/AC 吸附-光催化性能的影响
  • 2/AC 吸附-光催化性能的影响'>4.3.4 溶液pH 值对TiO2/AC 吸附-光催化性能的影响
  • 2/AC 的吸附-光催化性能的影响'>4.3.5 重复利用次数对TiO2/AC 的吸附-光催化性能的影响
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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