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氮、硫改性纳米二氧化钛光催化降解有机废水的研究

2020-12-06阅读(176)

氮、硫改性纳米二氧化钛光催化降解有机废水的研究

论文摘要

近年来,多相半导体光催化技术逐渐受到人们的重视。在这些催化剂中,TiO2由于其氧化能力强、无毒并且稳定而被证明是适于在环境治理当中进行广泛使用。然而,由于TiO2的带隙较宽（带隙能3.2eV）,因此它只能吸收紫外光,如果能将该催化剂的吸收波段拓展到可见光区将大大提高催化效率。本论文以钛酸四丁酯为钛源、胱氨酸为掺杂物,采用溶胶-凝胶法制备了N、S改性TiO2光催化剂。对所制备催化剂采用了X-射线衍射、X射线光电子能谱、傅立叶变换红外光谱、表面光电压谱、漫反射光谱等多种测试手段进行表征。在红外光谱中发现了S=O（989 cm-1,1047 cm-1,1137 cm-1,1237 cm-1）及N-H（1401cm-1）峰的存在,与之相应的XPS谱表明N峰和S峰分别出现在399.8eV和401.8eV、168.8eV,分别归属于O-Ti-N、Ti-N-O、SO42-。DRS结果显示,所制备的N、S改性光催化剂在紫外和可见光区均有强吸收,吸收边向长波方向发生红移。研究了紫外及可见光下,所制备的N、S改性TiO2光催化降解10mg/L罗丹明B的效能。在紫外光下,反应1h,罗丹明B的去除率达到81%。在380nm630nm和470nm800nm的可见光照射下,罗丹明B的去除率分别达到77%和75%。以PTFE为粘合剂制备了催化剂复合膜。制备复合膜最佳原料质量比4:1（N、S改性TiO2:PTFE）,最佳负载量为37.5mg/cm2,所制复合膜在紫外光及可见光下具有与N、S改性TiO2粉体催化剂相似的催化性能,光催化能力并未因固定化而降低。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究目的及意义
  • 2半导体光催化剂光催化原理'>1.2 TiO2半导体光催化剂光催化原理
  • 2光催化剂的制备'>1.3 TiO2光催化剂的制备
  • 1.3.1 气相合成法
  • 1.3.2 液相合成法
  • 2光催化剂光催化活性的因素'>1.4 影响纳米TiO2光催化剂光催化活性的因素
  • 1.4.1 晶型种类
  • 1.4.2 晶粒大小和表面面积
  • 1.4.3 有机物吸附
  • 2光催化剂光催化活性的途径'>1.5 提高纳米TiO2光催化剂光催化活性的途径
  • 1.5.1 复合半导体
  • 1.5.2 染料敏化
  • 1.5.3 贵金属沉积
  • 1.5.4 金属离子掺杂
  • 1.5.5 非金属掺杂
  • 1.6 本论文主要研究内容
  • 第2章 实验部分
  • 2.1 实验试剂与设备
  • 2.1.1 实验试剂
  • 2.1.2 实验设备
  • 2.2 光催化反应装置及罗丹明B测试方法
  • 2.2.1 紫外光光催化反应装置
  • 2.2.2 可见光光催化反应装置
  • 2.2.3 罗丹明 B 浓度测定方法
  • 2.3 物理表征手段
  • 2.3.1 表面组成、结构和化学态表征手段
  • 2.3.2 晶相组成、粒子尺寸表征手段
  • 2.3.3 光电性能表征手段
  • 2的制备及表征'>第3章 改性TiO2的制备及表征
  • 3.1 引言
  • 3.2 催化剂的制备方法与步骤
  • 3.3 催化剂的表征分析
  • 3.3.1 表面组成、结构和化学态的表征分析
  • 3.3.2 晶相组成及粒子尺寸表征分析
  • 3.3.3 光电性能表征分析
  • 3.4 本章小结
  • 2悬浮态光催化降解罗丹明B 的研究'>第4章 改性TiO2悬浮态光催化降解罗丹明B 的研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 紫外光下光催化性能研究
  • 4.2.1 焙烧温度及胱氨酸投加量对催化性能的影响
  • 4.2.2 紫外光下不同催化剂的光催化性能的比较
  • 4.3 可见光下光催化性能研究
  • 4.3.1 胱氨酸投加量对催化性能的影响
  • 2的光催化性能'>4.3.2 不同波段可见光下改性TiO2的光催化性能
  • 4.4 本章小结
  • 2复合膜催化性能研究'>第5章 改性TiO2复合膜催化性能研究
  • 5.1 引言
  • 2复合膜的制备'>5.2 改性TiO2复合膜的制备
  • 5.2.1 制备方法
  • 5.2.2 复合膜制备条件优化
  • 2复合膜的表征'>5.3 改性TiO2复合膜的表征
  • 2复合膜的XPS 表征'>5.3.1 改性TiO2复合膜的XPS 表征
  • 2复合膜的XRD表征'>5.3.2 改性TiO2复合膜的XRD表征
  • 2复合膜光催化性能影响因素研究'>5.4 改性TiO2复合膜光催化性能影响因素研究
  • 2复合膜的吸附作用'>5.4.1 改性TiO2复合膜的吸附作用
  • 5.4.2 不同复合膜光催化效率的比较
  • 5.4.3 曝气速率对光催化效率的影响
  • 2复合膜光催化效率的影响'>5.4.4 光源对改性TiO2复合膜光催化效率的影响
  • 2复合膜光催化效率的影响'>5.4.5 光照时间对改性TiO2复合膜光催化效率的影响
  • 2复合膜光催化效率的影响'>5.4.6 pH值对改性TiO2复合膜光催化效率的影响
  • 2复合膜使用寿命的研究'>5.5 N、S 改性TiO2复合膜使用寿命的研究
  • 5.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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