首页> 正文

二氧化钛基磁性光催化剂的制备及光催化性能研究

2020-12-13阅读(999)

二氧化钛基磁性光催化剂的制备及光催化性能研究

论文摘要

TiO2光催化剂由于具有催化活性高、化学性质稳定、无毒、价廉等优点,目前在光催化研究和应用领域中倍受关注。但TiO2催化剂的大规模应用目前面临的两个主要问题,一是TiO2的带隙较宽,只能被紫外光激发,极大地限制了其广泛应用；二是纳米TiO2在液相催化反应中容易形成稳定的胶体,分离困难,难以实现对光催化剂的回收循环使用。本文制备了磁性Fe3O4载体,并对磁性Fe3O4载体进行了惰性层SiO2的包覆,得到了壳核结构SiO2/Fe3O4载体,并将AgBr/TiO2复合纳米光催化剂负载在壳核结构SiO2/Fe3O4载体上制备了TiO2基磁性可见光催化剂。本文通过溶胶-凝胶法和溶剂热法制备了三种磁性Fe3O4载体,并进行了SiO2层的包覆。通过TEM和XRD表征发现溶剂热法合成的Fe3O4载体颗粒为规整的球型,分散性较好,粒径大小为200nm左右。溶胶-凝胶法制备的Fe3O4颗粒粒径较小,团聚严重。采用溶剂热法制备的SiO2/Fe3O4复合粒子形成明显的壳核结构。综合分析,溶剂热法制备的Fe3O4颗粒和SiO2/Fe3O4复合粒子具有最好的包覆效果。以钛酸四丁酯为前体、Fe3O4颗粒和SiO2/Fe3O4复合粒子为载体,用液相沉积的方法,分别在较低温度和较高温度制备了复合磁性光催化剂。利用XRD、TEM、SEM-EDX、磁性能表征对催化剂的晶相组成、形貌、粒度、微观结构、元素组成等进行了表征。研究结果表明,低温制备的TiO2/Fe3O4光催化剂在100℃、300℃、450℃焙烧温度下磁性光催化剂的催化活性依次降低,较低温度制备的催化剂具有较高的催化活性。当TiO2质量分数为67.3%～73.0%时,复合磁性光催化剂既具有较高的光催化降解活性也具有较好的磁分离回收性能。其中当TiO2质量分数为70%时,磁性光催化剂在循环使用5次后,仍然能保持对罗丹明B达到99%的脱色率以及90%的回收率。以钛酸四丁酯、KBr、AgNO3为前体,合成了系列纳米AgBr/TiO2复合可见光催化剂,并将之负载在SiO2/Fe3O4壳核结构载体上得到AgBr/TiO2/SiO2/Fe3O4（ATSF）复合磁性可见光催化剂。利用XRD、TEM、SEM、HRTEM、XPS和磁性能表征等方法对催化剂的晶相组成、形貌、粒度、微观结构、元素组成、磁性能等进行了表征。可见光催化降解亚甲基蓝评价结果表明不同AgBr/TiO2比例ATSF复合催化剂的光催化活性顺序为：ATSF（3.35:1）> ATSF（5:1）>ATSF （1:1）,其中ATSF （mAgNO3/mTiO2= 3.35）具有最好的催化活性,由于其形成了紧密接触的AgBr/TiO2异质结微结构,并且很好的负载在核壳结构的SiO2/Fe3O4磁性载体上。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 2光催化剂的研究概况'>1.1 TiO2光催化剂的研究概况
  • 2的性质及其光催化原理'>1.1.1 TiO2的性质及其光催化原理
  • 2光催化剂的应用'>1.1.2 TiO2光催化剂的应用
  • 2光催化剂的制备方法'>1.1.3 TiO2光催化剂的制备方法
  • 2光催化剂的可见光化研究'>1.1.4 TiO2光催化剂的可见光化研究
  • 1.2 纳米磁性材料的研究概况
  • 1.2.1 纳米磁性材料的种类
  • 1.2.2 磁性材料在催化方面的应用
  • 3O4的合成方法'>1.2.3 纳米Fe3O4的合成方法
  • 2光催化剂的研究进展'>1.3 壳核结构磁性纳米TiO2光催化剂的研究进展
  • 1.3.1 壳核结构简介
  • 1.3.2 核壳结构纳米材料的应用
  • 1.3.3 核壳结构纳米材料的形成机理
  • 2/Fe3O4壳核结构的制备方法'>1.3.4 SiO2/Fe3O4壳核结构的制备方法
  • 2光催化剂的研究'>1.3.5 壳核结构磁性纳米TiO2光催化剂的研究
  • 1.4 本论文的研究目的和内容
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 实验药品及仪器
  • 2.1.1 药品及试剂
  • 2.1.2 实验设备及仪器
  • 2.2 实验内容
  • 3O4粒子的制备'>2.2.1 磁性载体Fe3O4粒子的制备
  • 2/Fe3O4复合颗粒的制备'>2.2.2 SiO2/Fe3O4复合颗粒的制备
  • 2基磁性复合光催化剂的制备'>2.2.3 TiO2基磁性复合光催化剂的制备
  • 2复合光催化剂的制备'>2.2.4 可见光响应的磁性TiO2复合光催化剂的制备
  • 2.2.5 催化剂的表征
  • 2.2.6 催化剂的活性评价
  • 2/Fe3O4粒子的制备及表征'>第三章 壳核结构SiO2/Fe3O4粒子的制备及表征
  • 3O4的比较'>3.1 不同制备工艺合成Fe3O4的比较
  • 3O4（F-1和F-2）'>3.1.1 共沉淀法制备的Fe3O4（F-1和F-2）
  • 3O4（F-3）'>3.1.2 溶剂热法制备Fe3O4（F-3）
  • 2/Fe3O4粒子合成方法的探讨'>3.2 SiO2/Fe3O4粒子合成方法的探讨
  • 2/Fe3O4（SF-1,SF-2,SF-3,SF-4）磁核的TEM表征'>3.2.1 SiO2/Fe3O4（SF-1,SF-2,SF-3,SF-4）磁核的TEM表征
  • 2/Fe3O4（SF-1,SF-2,SF-3,SF-4）磁核的XRD表征'>3.2.2 SiO2/Fe3O4（SF-1,SF-2,SF-3,SF-4）磁核的XRD表征
  • 3.2.3 实验条件对SF-4复合颗粒的影响
  • 3.3 本章小结
  • 2基磁性复合光催化剂的制备及性能表征'>第四章 TiO2基磁性复合光催化剂的制备及性能表征
  • 2/Fe3O4（TF-1）复合光催化剂的表征和活性评价'>4.1 低温合成TiO2/Fe3O4（TF-1）复合光催化剂的表征和活性评价
  • 4.1.1 XRD表征
  • 4.1.2 TEM表征
  • 4.1.3 SEM-EDX表征
  • 4.1.4 热处理温度对光催化剂催化活性影响
  • 2/Fe3O4（TF-1）比例复合光催化剂的活性与磁分离回收性能评价'>4.1.5 不同TiO2/Fe3O4（TF-1）比例复合光催化剂的活性与磁分离回收性能评价
  • 2/Fe3O4（TF-1）光催化剂的循环使用性能'>4.1.6 TiO2/Fe3O4（TF-1）光催化剂的循环使用性能
  • 2/SiO2/Fe3O4（TSF-1）复合光催化剂的表征和活性评价'>4.2 低温制备TiO2/SiO2/Fe3O4（TSF-1）复合光催化剂的表征和活性评价
  • 4.2.1 XRD表征
  • 4.2.2 TEM表征
  • 4.2.3 光催化活性评价
  • 2/SiO2/Fe3O4（TSF-2）复合光催化剂的表征和活性评价'>4.3 高温制备TiO2/SiO2/Fe3O4（TSF-2）复合光催化剂的表征和活性评价
  • 4.3.1 XRD表征
  • 4.3.2 TEM表征
  • 4.3.3 光催化活性评价
  • 4.3.4 磁分离回收性能评价
  • 4.4 TSF-1和TSF-2的比较
  • 4.4.1 催化活性比较
  • 4.4.2 形貌结构比较
  • 4.5 本章小结
  • 2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂的制备和表征'>第五章 AgBr/TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂的制备和表征
  • 2复合光催化剂的表征和催化活性研究'>5.1 AgBr/TiO2复合光催化剂的表征和催化活性研究
  • 5.1.1 XRD表征
  • 5.1.2 TEM表征
  • 5.1.3 BET表征
  • 5.1.4 AgBr含量的影响
  • 5.1.5 不同催化活性评价方式的结果
  • 2/SiO2/Fe3O4（ATSF）复合光催化剂的表征和催化活性研究'>5.2 AgBr/TiO2/SiO2/Fe3O4（ATSF）复合光催化剂的表征和催化活性研究
  • 5.2.1 XRD表征
  • 5.2.2 TEM表征
  • 5.2.3 BET表征
  • 5.2.4 XPS表征
  • 5.2.5 磁性能表征
  • 5.2.6 负载前后光催化剂的光催化活性评价
  • 5.2.7 复合光催化剂的循环使用性能
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 研究成果及发表的学术论文
  • 导师和作者简介
  • 北京化工大学

    • 相关论文文献

    • [1].离子掺杂型TiO_2光催化剂研究进展[J]. 化工管理 2020(03)
    • [2].氯氧化铋光催化剂的国内专利技术演进分析[J]. 云南化工 2020(02)
    • [3].降解VOCs的有机-无机光催化剂研究进展[J]. 环境工程 2020(01)
    • [4].魅力光催化剂[J]. 物理化学学报 2020(03)
    • [5].苯甲醇选择性氧化铋系光催化剂研究进展[J]. 浙江树人大学学报(自然科学版) 2019(04)
    • [6].以边缘功能化的氮化碳纳米片为非金属光催化剂实现高效饮用水获得[J]. 科学新闻 2020(02)
    • [7].多孔泡沫石基光催化剂的制备及其性能研究[J]. 陶瓷学报 2020(03)
    • [8].双钙钛矿光催化剂材料研究进展[J]. 有色金属科学与工程 2020(04)
    • [9].卤氧化铋光催化剂改性的研究进展及应用[J]. 装备环境工程 2020(08)
    • [10].基于磁性TiO_2光催化剂降解有机物的研究进展[J]. 四川轻化工大学学报(自然科学版) 2020(04)
    • [11].光催化剂[J]. 北方建筑 2017(06)
    • [12].二氧化钛基Z型光催化剂综述(英文)[J]. 催化学报 2017(12)
    • [13].可见光催化剂Ag/Ag_2O制备及其对染料脱色降解[J]. 化学教育 2016(22)
    • [14].层状双金属氢氧化物基光催化剂研究进展[J]. 化学通报 2017(03)
    • [15].氯氧化铋光催化剂的修饰及光催化性能[J]. 内蒙古科技大学学报 2017(01)
    • [16].铜基光催化剂在废水光催化降解的应用进展[J]. 山东化工 2017(14)
    • [17].铋系光催化剂的制备及应用研究[J]. 山东化工 2017(14)
    • [18].TiO_2光催化剂磁性掺杂与改性研究进展[J]. 化工新型材料 2017(09)
    • [19].部分金属硫化物光催化剂的研究进展[J]. 化工新型材料 2017(08)
    • [20].石墨相氮化碳光催化剂研究进展[J]. 化工新型材料 2017(10)
    • [21].铋系光催化剂去除环境污染物[J]. 化学进展 2017(09)
    • [22].TiO_2光催化剂表面改性研究进展[J]. 应用化工 2015(02)
    • [23].光催化剂杀菌处理的研究新进展和发展机遇[J]. 广东化工 2015(15)
    • [24].ZnIn_2S_4/g-C_3N_4异质结光催化剂的制备及可见光降解甲硝唑的研究[J]. 首都师范大学学报(自然科学版) 2020(01)
    • [25].伊利石/纳米TiO_2光催化剂的制备及其降解染料综合实验设计[J]. 实验室研究与探索 2020(05)
    • [26].红磷单质光催化剂在能源转化和环境净化领域的研究进展[J]. 北京工业大学学报 2020(06)
    • [27].Bi_2O_3/Bi_2WO_6光催化剂的制备及光催化性能研究[J]. 化工新型材料 2020(10)
    • [28].Z型光催化剂Sb_2WO_6/g-C_3N_4的制备及光催化性能[J]. 高等学校化学学报 2019(01)
    • [29].铋系光催化剂的最新研究进展[J]. 化工时刊 2019(03)
    • [30].光催化剂AgBr/Ag_2MoO_4@AgVO_3的结构表征及其抗菌防污性能[J]. 装备环境工程 2019(05)

    标签：;  ;  ;  

    二氧化钛基磁性光催化剂的制备及光催化性能研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2025 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5