多孔CdS/TiO2的制备及太阳光下降解溴氨酸水溶液

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在全球性环境污染和能源危机日趋严重的今天,如何有效利用太阳能来治理污染已引起世界各国的广泛重视。TiO2光催化氧化技术因其具有能耗低、反应条件温和、操作简便、可减少二次污染等突出优点而日益受到重视。具有高量子效率、能充分利用太阳能的高活性光、具有良好沉降性能催化剂的制备与应用,已成为环境科学领域广泛关注和研究的热点课题。采用溶胶-凝胶法制备多孔氧化钛,并耦合CdS,制备出对可见光有一定响应又易于分离的多孔耦合CdS/TiO2催化剂。研究表明,采用煅烧—碱洗—浸渍的制备方法,CdS掺杂比例为3%,煅烧温度为700℃,煅烧时间为3h,碱洗时间为20h时,制备的多孔CdS/TiO2催化剂性能较优。于太阳光下以溴氨酸溶液为底物,考察了光照方式、底物浓度、催化剂用量、pH值、氯化钠含量、降解时间等因素对降解过程的影响。试验表明,太阳光直射时,溶液的降解效果较好;对于30mg/L的溴氨酸溶液,催化剂的最佳用量为2g/L,最佳pH值为10,少量氯化钠的存在可提高反应体系的褪色效果,此外,当溴氨酸浓度高于50mg/L时,溶液的降解效果显著降低。多孔CdS/TiO2催化剂的沉降性能优于P25,更易分离。溴氨酸水溶液在多孔CdS/TiO2催化剂太阳光催化体系中降解脱色反应用L—H方程描述,反应级数为零级反应;随着初始浓度的增大,初始反应速率成增大趋势,催化剂投加量为2g/L时,反应速率最大,碱性条件下的降解反应速率较中性和酸性条件下快,少量氯化钠的存在可加快反应速率。

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ABSTRACT

第一章文献综述

1.1 引言

1.2 光催化氧化技术

1.2.1 光催化氧化机理

1.2.2 光催化剂的改性

1.2.3 光催化反应的影响因素

1.3 太阳能在光催化氧化技术中的应用

1.3.1 光催化氧化技术的光源

1.3.2 太阳能在光催化氧化技术中的应用实例

1.4 本课题的选题思路、内容及创新点

1.4.1 选题思路

1.4.2 主要研究内容

1.4.3 本课题的创新点

第二章实验部分

2.1 实验主要仪器

2.2 实验主要试剂

2.3 实验方法

2.3.1 催化剂的制备方法

2.3.2 催化剂的表征

2.3.3 光降解实验装置及方法

2.3.4 催化剂活性及降解性能的评价方法

2.3.5 沉降性能实验方法

2.3.6 溴氨酸的降解过程分析

2.3.7 动力学实验方法

2催化剂的制备及表征'>第三章多孔CDS/TiO₂催化剂的制备及表征

2 催化剂的制备'>3.1 多孔CDS/TiO₂催化剂的制备

3.1.1 不同制备方法比较

2 催化剂与多孔氧化钛的性能对比'>3.1.2 多孔CdS/TiO₂催化剂与多孔氧化钛的性能对比

3.1.3 CdS 掺杂比例对催化剂活性的影响

3.1.4 煅烧温度对催化剂活性的影响

3.1.5 煅烧时间对催化剂活性的影响

3.1.6 碱洗时间对催化剂活性的影响

2 催化剂的表征'>3.2 多孔CDS/TiO₂催化剂的表征

2 催化剂的SEM 图'>3.2.1 多孔CdS/TiO₂ 催化剂的SEM 图

2 催化剂的XRD 表征'>3.2.2 多孔CdS/TiO₂ 催化剂的XRD 表征

3.3 本章小结

2催化剂在太阳光下对溴氨酸水溶液的降解性能及降解过程研究'>第四章多孔CDS/TiO₂催化剂在太阳光下对溴氨酸水溶液的降解性能及降解过程研究

4.1 催化剂投加量对溴氨酸水溶液降解效果的影响

4.2 光照方式对溴氨酸水溶液降解效果的影响

4.3 降解时间对溴氨酸水溶液降解效果的影响

4.4 溶液初始浓度对溴氨酸水溶液降解效果的影响

4.5 溶液PH 值对溴氨酸水溶液降解效果的影响

4.6 氯化钠含量对溴氨酸水溶液降解效果的影响

4.7 溴氨酸的降解过程分析

4.8 本章小结

2催化剂与P25 催化剂的沉降性能对比'>第五章多孔CDS/TiO₂催化剂与P25 催化剂的沉降性能对比

2 催化剂与P25 催化剂的沉降性能对比'>5.1 多孔CDS/TiO₂ 催化剂与P25 催化剂的沉降性能对比

5.2 本章小结

2催化剂在太阳光下降解溴氨酸水溶液的动力学研究'>第六章多孔CDS/TiO₂催化剂在太阳光下降解溴氨酸水溶液的动力学研究

6.1 光催化氧化动力学过程的理论基础

6.1.1 动力学研究的目的

6.1.2 动力学研究的方法

6.1.3 动力学研究的理论基础

6.2 标准曲线的绘制

6.3 初始浓度与反应级数的关系

6.4 初始浓度对太阳光光催化反应速率的影响

6.5 催化剂投加量对太阳光光催化反应速率的影响

6.6 溶液初始PH 值对太阳光光催化反应速率的影响

6.7 氯化钠含量对太阳光光催化反应速率的影响

6.8 本章小结

第七章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢

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