自制改性TiO2可见光降解亚甲基蓝的研究

论文摘要

为了提高纯TiO2的光催化活性和可见光的利用率,有效处理难降解有机废水,本文采用Fe掺杂和La掺杂的改性方法。利用溶胶-水热法制备掺杂Fe、La金属离子的改性TiO2,并同自制的纯TiO2在降解能力方面进行比较。通过实验确定了各反应物的最佳配比（体积比）为乙醇：去离子水：冰醋酸：钛酸丁酯=10：2：1：2,最佳水热温度为180℃,水热时间为8h,Fe3+的最佳掺杂量为1.0%（摩尔百分含量）,La3+的最佳掺杂量为1.0%（摩尔百分含量）。对自制TiO2的吸附性能和光催化性能进行研究,以亚甲基蓝溶液模拟染料废水作为目标降解液,用普通白炽灯模拟可见光源。实验结果表明：在25℃、pH=10,TiO2投加量为0.2g/L时,经过大约2.5h,TiO2对亚甲基蓝的吸附达到平衡。纯Ti02的饱和吸附量为14.81mg/L,掺铁TiO2的为16.13mg/L,掺镧TiO2的为18.18mg/L。自制TiO2对5mg/L和10mg/L的亚甲基蓝能充分的吸收。TiO2的最佳降解条件为：光照时间4h,溶液pH=10,催化剂投加量为0.2g/L,亚甲基蓝溶液的初始浓度5mg/L。在最佳降解条件下纯Ti02对亚甲基蓝的去除率可达到53.17%,掺铁TiO2对亚甲基蓝的去除率可达到67.38%,掺镧TiO2对亚甲基蓝溶液的率可达到77.76%。实验数据证明：掺杂铁和镧离子可以提高TiO2的光催化活性,并且掺镧TiO2的光催化活性要高于掺铁TiO2的光催化活性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及国内外研究现状
• 2光催化研究背景及意义'>1.1.1 TiO₂光催化研究背景及意义
• 1.1.2 染料废水对环境的污染及其治理意义
• 1.1.3 光催化降解染料废水的国内外研究现状
• 1.2 主要研究内容
• 2光催化剂的概述'>2 TiO₂光催化剂的概述
• 2光催化剂的理化性能'>2.1 TiO₂光催化剂的理化性能
• 2的晶体结构'>2.1.1 TiO₂的晶体结构
• 2的物理化学性质'>2.1.2 TiO₂的物理化学性质
• 2的能带结构'>2.1.3 TiO₂的能带结构
• 2光催氧化基本原理'>2.2 TiO₂光催氧化基本原理
• 2的制备及改性'>3 TiO₂的制备及改性
• 2的制备'>3.1 TiO₂的制备
• 3.1.1 气相法
• 3.1.2 液相法
• 2的改性研究'>3.2 可见光型TiO₂的改性研究
• 2的改性意义'>3.2.1 可见光型TiO₂的改性意义
• 2的改性方法'>3.2.2 TiO₂的改性方法
• 2制备方法及改性方式的确定'>3.3 TiO₂制备方法及改性方式的确定
• 3.3.1 制备方法的确定
• 3.3.2 改性方式的确定
• 3.4 实验部分
• 3.4.1 实验材料
• 3.4.2 实验仪器设备及装置图
• 2的原理及工艺流程'>3.4.3 溶胶-水热法制备TiO₂的原理及工艺流程
• 3.4.4 光催化剂制备过程中各影响因素的研究
• 3.5 本章小结
• 2催化剂吸附性能的研究'>4 TiO₂催化剂吸附性能的研究
• 4.1 实验方法
• 4.2 分析方法
• 4.2.1 亚甲基蓝溶液标准曲线的绘制
• 4.2.2 平衡吸附量的确定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 吸附等温线
• 4.3.2 吸附速率曲线
• 4.3.3 影响吸附性能的因素分析
• 4.4 本章小结
• 2催化降解性能的研究'>5 可见光下TiO₂催化降解性能的研究
• 5.1 实验试剂及仪器
• 5.2 实验装置
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 去除率的计算
• 5.3.2 正交实验设计
• 5.4 实验部分
• 5.4.1 空白试验
• 5.4.2 实验数据分析
• 5.4.3 校核实验及各影响因素分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议及展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集