Pt-TiO2纳米管阵列光电催化降解有机磷农药废水的研究

论文摘要

本文采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列,场发射扫描电镜（FESEM）和X射线衍射（XRD）分析表明:所制备的TiO2纳米管阵列顶部开口,排列紧密,分布均匀,管长范围为300400nm。经350℃锻烧3h后,形成具有锐钛矿晶型的TiO2纳米管稳定性良好。在TiO2纳米管上经恒流电沉积法沉积Pt后,形成的Pt-TiO2纳米管依然保持良好的表面形貌及锐钛矿晶型;电化学测试分析表明,Pt-TiO2纳米管电极具有更高的光电响应度。以敌敌畏（DDVP）和三唑磷为目标物,考察了Pt-TiO2纳米管电极在三电极反应体系中的光电催化性能。系统分析了DDVP光电催化的主要影响因素,如外加偏电压、溶液初始浓度、初始pH、不同光电极及H2O2的影响;并与TiO2纳米管电极降解DDVP和光电转换效率进行了比较。本文还考察了不同农药结构（DDVP、三唑磷）的光电催化降解效率,并对Pt-TiO2纳米管电极光电催化降解DDVP过程产物作了检测。实验结果表明:使用Pt-TiO2纳米管电极的光降解DDVP和电化学作用之间存在明显的协同作用;Pt-TiO2纳米管电极比TiO2纳米管电极具有更高光电催化活性;增加偏电压（U≤0.8V）,降低DDVP初始浓度（20mg/L）,pH为6时以及H2O2浓度为50mmol/L时对光电催化有利;Pt-TiO2纳米管电极光电催化降解DDVP的动力学常数是光催化的1.7倍、电催化的35.5倍。通过Pt-TiO2纳米管电极光电催化降解不同农药结构实验,结果表明结构简单的DDVP降解速率高于结构复杂的三唑磷。Pt-TiO2纳米管电极光电催化DDVP过程中间产物主要为敌百虫、三甲基磷酸酯、甲酸和乙酸等物质。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 农药生产废水及其处理技术
• 1.2.1 农药废水的来源及污染特性
• 1.2.2 农药废水处理技术
• 1.2.2.1 物化法
• 1.2.2.2 化学法
• 1.2.2.3 生化法
• 1.3 光电催化技术的研究背景及进展
• 2 光电催化技术的研究背景'>1.3.1 TiO₂光电催化技术的研究背景
• 2 光电催化原理'>1.3.2 TiO₂光电催化原理
• 2 光电催化反应动力学'>1.3.3 TiO₂光电催化反应动力学
• 2 纳米管的制备与应用'>1.4 TiO₂纳米管的制备与应用
• 2 纳米管的制备方法'>1.4.1 TiO₂纳米管的制备方法
• 1.4.1.1 模板合成法
• 1.4.1.2 水热合成法
• 1.4.1.3 阳极氧化法
• 2 纳米管的应用'>1.4.2 TiO₂纳米管的应用
• 1.4.2.1 作为催化剂载体
• 1.4.2.2 作为光催化剂
• 1.4.2.3 作为太阳能电池原料
• 2 的改性研究'>1.4.3 TiO₂的改性研究
• 2 光电催化反应的影响因素'>1.5 TiO₂光电催化反应的影响因素
• 1.5.1 外加偏电压的影响
• 1.5.2 溶液pH 的影响
• 1.5.3 有机物初始浓度的影响
• 1.5.4 光照强度的影响
• 1.5.5 电解质的影响
• 1.6 本课题研究的意义和研究方案
• 1.6.1 课题研究意义
• 1.6.2 研究方案
• 2纳米管阵列的制备及其表征'>第二章 Pt-TiO₂纳米管阵列的制备及其表征
• 2.1 实验
• 2.1.1 实验材料与仪器
• 2 纳米管阵列'>2.1.2 阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列
• 2 纳米管阵列'>2.1.3 超声辅助电沉积制备Pt-TiO₂纳米管阵列
• 2.1.4 表征方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 FESEM 表征
• 2.2.2 XRD 表征
• 2.3 小结
• 2纳米管阵列光电催化性能的研究'>第三章 Pt-TiO₂纳米管阵列光电催化性能的研究
• 3.1 实验
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 光电催化性能测试
• 3.2.2 光电极的活性评价
• 3.3 小结
• 2纳米管阵列光电催化降解有机磷农药废水'>第四章 Pt-TiO₂纳米管阵列光电催化降解有机磷农药废水
• 4.1 实验
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 分析方法
• 4.1.2.1 标准曲线的测定
• 4.1.2.2 无机磷的检测
• 4.1.2.3 有机磷农药的检测
• Cr 的测定'>4.1.2.4 COD_Cr的测定
• 4.1.2.5 反应级数及反应速率常数的测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 不同条件下有机磷农药降解率的比较
• 4.2.1.1 不同反应方式降解有机磷农药的比较
• 4.2.1.2 不同结构有机磷农药光电催化降解效率的比较
• 4.2.2 矿化率、有机磷去除率与 CODCr 去除率的比较
• 4.2.3 敌敌畏光电催化降解路径的分析
• 4.2.4 影响光电催化降解效率因素的研究
• 4.2.4.1 偏电压的影响
• 4.2.4.2 初始浓度的影响
• 4.2.4.3 初始 pH 的影响
• 4.2.4.4 不同参数光电极对降解的影响
• 2O₂ 的影响'>4.2.4.5 H₂O₂的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 存在的不足和未来研究任务
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文