论文题目: 高效复合TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 环境工程
作者: 殷蓉
导师: 孙秀云,王德松
关键词: 纳米,溶胶凝胶法,水热法,复合光催化剂,可见光
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文分别用溶胶-凝胶法和水热法制备了纳米TiO2粉体光催化剂，通过正交实验初步探讨了反应物料比、水解温度和煅烧温度等工艺条件对纳米TiO2的粒径、比表面积、晶型和光催化活性的影响。利用悬浮聚合法制备了具有吸附活性的粉煤灰-聚苯乙烯微珠载体，并通过矿化接枝技术将纳米TiO2光催化剂附着其上，制备了复合型催化剂，粒径大小可控制在0.1～10mm之间，并用可溶性高导电聚苯胺对其进行可见光改性研究。以甲醛模拟废水为研究对象，考察了纳米TiO2光催化氧化对降解水中有机物的效果，以及载体的活性和导电聚苯胺掺杂对复合催化剂催化性能的影响。利用红外吸收光谱、SEM、XRD、比表面积测定仪等手段对其进行表征。实验结果表明，TiO2在载体上分散良好，粒子颗粒均匀，纳米TiO2粒径大小在30～60nm之间。可溶性高导电聚苯胺掺杂可有效提高纳米TiO2光催化剂对太阳光的利用率。采用悬浮聚合法制备粉煤灰—聚苯乙烯复合微珠载体，粒径大小可控；载体中的粉煤灰表面积大，吸附性强，含有Fe等过渡金属活性成分，可提高催化剂光催化活性。通过接枝技术在载体和光催化剂之间形成纤维状大分子薄膜，增强了纳米TiO2在底物上的吸附力，使复合光催化剂具有较长的使用寿命，解决了纳米TiO2粉体固定化和再利用困难的问题，为将来的工业化和商业化奠定了基础。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 纳米科技和纳米复合材料
1.2 纳米TiO_2光催化剂概述
1.2.1 纳米TiO_2光催化反应的基本原理
1.2.2 纳米TiO_2的制备方法
1.1.2.1 溶胶-凝胶法
1.1.2.2 水热法
1.2.3 纳米TiO_2光催化剂在环境保护中的应用
1.2.3.1 气体净化与抗菌
1.2.3.2 污水处理
1.3 纳米TiO_2光催化剂在实际应用中存在的问题及研究现状
1.3.1 纳米TiO_2光催化剂固定化的研究现状
1.3.2 纳米TiO_2光催化剂可见光利用的研究现状
1.3.2.1 贵金属沉积
1.3.2.2 复合半导体
1.3.2.3 过渡金属离子掺杂
1.3.2.4 光敏化
1.3.2.5 非金属离子掺杂
1.4 本课题研究的任务和目的
2 纳米TiO_2的制备
2.1 引言
2.2 纳米TiO_2的制备
2.2.1 仪器药品
2.2.2 溶胶-凝胶法制备纳米TiO_2
2.2.2.1 正交实验设计
2.2.2.2 实验步骤
2.2.3 水热法制备纳米TiO_2
2.3 表征与测试
2.3.1 结构表征
2.3.2 纳米TiO_2光催化降解甲醛实验
2.3.2.1 分析方法和标准曲线的绘制
2.3.2.2 光催化降解甲醛实验
2.4 结果与讨论
2.4.1 甲醛标准曲线的绘制
2.4.2 正交实验结果分析
2.4.3 纳米TiO_2粉体表征
2.4.4 不同煅烧条件对纳米TiO_2的光催化性能的影响
2.4.5 活化时间对TiO_2光催化性能的影响
2.4.6 水热法和溶胶-凝胶法制备的纳米TiO_2的光催化活性比较
2.5 小结
3 导电聚苯胺-纳米TiO_2复合微粒的制备及性能表征
3.1 引言
3.1.1 导电聚合物的合成方法
3.1.2 导电聚苯胺的研究进展
3.1.3 导电高分子的导电机理
3.1.4 导电聚苯胺提高纳米TiO_2可见光利用率的可行性
3.2 实验
3.2.1 仪器药品
3.2.2 导电聚苯胺的合成
3.2.2.1 本征态聚苯胺的制备
3.2.2.2 高电导率聚苯胺的制备
3.3 导电聚苯胺-纳米TiO_2复合微粒的制备
3.4 表征与光催化性能测试
3.5 结果与讨论
3.5.1 不同酸种类对导电聚苯胺的影响
3.5.2 氧化剂用量对聚苯胺性能的影响
3.5.3 温度对苯胺聚合反应的影响
3.5.4 导电聚苯胺掺杂量对纳米TiO_2光催化性能影响
3.5.5 导电聚苯胺-纳米TiO_2复合光催化剂的可见光光催化性能研究
3.5.6 聚苯胺的红外光谱分析
3.5.7 导电聚苯胺-纳米TiO_2复合光催化剂的SEM表征分析
3.6 小结
4 复合纳米TiO_2光催化剂的制备与表征
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 仪器药品
4.2.2 粉煤灰-聚苯乙烯微珠载体的制备
4.2.3 复合纳米TiO_2光催化剂的制备
4.2.4 导电聚苯胺改性复合纳米TiO_2光催化剂的制备
4.2.5 复合纳米TiO_2光催化剂的表征与光催化性能测定
4.3 结果与讨论
4.3.1 复合纳米TiO_2光催化剂的SEM表征分析
4.3.2 粉煤灰-聚苯乙烯微珠载体对纳米TiO_2光催化活性的影响
4.3.3 粉煤灰磁性微珠掺杂量对复合光催化性剂能的影响
4.3.4 复合光催化剂的重复使用效果
4.3.5 不同复合制备方式对复合纳米TiO_2光催化剂的光催性能影响
4.3.6 导电聚苯胺改性复合纳米TiO_2光催化剂的光催性研究
4.3.7 涂敷次数对复合纳米TiO_2光催化剂的光催性影响
4.4 小结
结论
致谢
参考文献
发布时间: 2006-12-06
参考文献
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