论文摘要
在紫外光照射下，纳米TiO2可催化降解水中难生物降解的有机污染物，但存在着光催化活性不高，光能利用率低等问题。为解决这些问题，本文采用溶胶凝胶法，探讨了TiO2光催化剂的最佳制备工艺；研究了非金属离子掺杂和铁氮共掺杂等改性纳米TiO2的方法；考察了过渡金属离子铁在光催化过程中的作用。以自制的TiO2为光催化剂，以模拟苯酚废水为目标污染物，研究了主要操作条件--光照时间、TiO2光催化剂投加量、溶液的初始pH和苯酚初始浓度的影响，得到了光催化体系中降解苯酚的最佳反应条件。研究表明：1当以钛酸丁酯为前驱体，以冰乙酸作为抑制剂，用无水乙醇作为溶剂制备TiO2粉体，对光催化活性影响较大的因素为工艺参数。在钛酸丁酯为17 ml的情况下，其最佳条件为：冰乙酸10 ml，去离子水5 ml，无水乙醇90 ml，并在450℃下煅烧2 h。在此条件下制备的TiO2具有良好的光催化性能。2分别制备了以有机N源尿素和无机N源碳酸铵掺杂的TiO2光催化剂，分析表明N掺杂能抑制TiO2的晶粒生长，同时无机N掺杂TiO2粉末在紫外光和可见光下均能显著提高TiO2的光催化活性，而有机N掺杂TiO2粉末的光催化活性与未掺杂TiO2的相比增强不明显。3用Fe和N合成了Fe、N共掺杂的纳米TiO2。当两种离子以适当比例共掺杂时可对TiO2的光催化活性产生协同作用，而且掺杂比例存在一个最佳值，即Fe和N的最佳掺杂比分别为0.005和0.02。4用Fe3+作为掺杂离子制备TiO2光催化剂时，煅烧温度和掺杂浓度对铁掺杂样品的光催化活性影响较大；在采用不同光催化剂的光催化体系中加入相同浓度的水溶性Fe3+作为共存离子时，水溶性Fe3+对不同的光催化体系的作用各不相同。5当在光照时间为3h，TiO2的投加量为1.25 g/L，溶液初始pH=3，苯酚初始浓度为40 mg/L和的条件下，纯TiO2对苯酚的去除率达到最佳；在紫外光下为15%，在可见光下为3%。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 选题背景2半导体催化剂'>1.2 TiO2半导体催化剂1.2.1 半导体2综述'>1.2.2 TiO2综述1.2.3 光催化反应机理1.2.4 光催化反应的主要步骤2光催化剂的合成'>1.3 TiO2光催化剂的合成1.3.1 气相法1.3.2 液相法1.4 二氧化钛光催化剂的改性1.4.1 贵金属沉积1.4.2 半导体复合1.4.3 离子掺杂1.4.4 光敏化1.5 本课题的目的、意义和研究内容1.5.1 光催化法废水处理目前存在的问题1.5.2 本课题的目的和意义1.5.3 研究内容第2章 实验部分2.1 实验试剂及仪器2.2 光催化降解实验2.3 实验分析方法2.3.1 4-氨基安替比林分光光度法测定原理2.3.2 实验中所用试剂的配制2.3.3 标准曲线的绘制2.3.4 水样的测定2.4 分析测试方法2的制备及性能研究'>第3章 纯 TiO2的制备及性能研究2最佳工艺参数的确定'>3.1 溶胶-凝胶法制备纳米 TiO2最佳工艺参数的确定3.1.1 工艺参数的讨论2光催化活性的影响'>3.1.2 煅烧条件对 TiO2光催化活性的影响3.2 纳米二氧化钛的制备3.3 XRD 分析3.4 本章小结2的制备及光催化性能'>第4章 氮掺杂 TiO2的制备及光催化性能2的制备'>4.1 N 掺杂 TiO2的制备4.2 结果与讨论2的 XRD 和 BET 分析'>4.2.1 TiO2的 XRD 和 BET 分析4.2.2 紫外光下光催化性能4.2.3 可见光下光催化性能4.3 本章小结2及其光催化性能'>第5章 Fe 与 N 共掺杂制备 TiO2及其光催化性能2粉末的制备与 BET 分析'>5.1 Fe 和 N 共掺杂 TiO2粉末的制备与 BET 分析5.2 结果与讨论5.2.1 光催化性能5.2.2 铁氮共掺杂二氧化钛具有可见光活性的机理5.3 本章小结3+离子在光催化过程中的作用'>第6章 Fe3+离子在光催化过程中的作用3+掺杂 TiO2光催化剂'>6.1 Fe3+掺杂 TiO2光催化剂3+掺杂 TiO2粉末的制备与 BET 分析'>6.1.1 Fe3+掺杂 TiO2粉末的制备与 BET 分析3+掺杂的光催化剂的紫外光催化性能'>6.1.2 Fe3+掺杂的光催化剂的紫外光催化性能3+对光催化体系的影响'>6.2 水溶性过渡金属离子 Fe3+对光催化体系的影响6.3 本章小结第7章 苯酚光催化体系的研究7.1 测定最佳反应条件7.1.1 测定最佳光照时长7.1.2 溶液初始 pH 值的影响2光催化剂用量的影响'>7.1.3 TiO2光催化剂用量的影响7.1.4 溶液初始浓度的影响7.2 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果致谢作者简介
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