几种水生植物叶和几种植物粉模板TiO2光催化剂的合成及其性能研究

论文摘要

自然界中的生物,尤其是植物组织,具有多孔结构,气孔分布广,是制备多孔材料的优良模板。本研究首次发现以几种水生植物叶和几种植物粉为模板合成的Ti02光催化剂在光照条件下可以模拟酸性磷酸酯酶水解磷酸苯二钠溶液,国内外从未报道过关于使用无机Ti02光催化剂模拟酸性磷酸酯酶的研究。另外,利用光催化方法降解染料污染物是近年来倍受重视的新技术之一。而光催化降解过程的决定性因素是光催化剂的选择。Ti02光催化剂因其化学性质稳定、廉价、绿色环保、可重复使用等优点倍受人们青睐,尤其在降解染料方面应用更为广泛,因而若将其投入到实际应用中会有非常广阔的发展前景。本论文以几种水生植物叶（芦苇叶、水葫芦叶、浮萍）和几种植物粉（魔芋粉、三七粉、荷叶粉）为模板制备出二氧化钛（TiO2）光催化剂。首先,通过X射线荧光（XRF）、X射线衍射（XRD）、N2吸附脱附、扫描电镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-vis）、傅立叶红外光谱（FT-IR）等手段对合成的材料进行了表征。结果表明,这6种材料都具有较大的比表面积,其中以几种水生植物叶为模板合成的二氧化钛（TiO2）光催化剂基本上成功地复制了模板的微观形貌。另外,本论文还对以几种水生植物叶（芦苇叶、水葫芦叶、浮萍）和几种植物粉（魔芋粉、三七粉、荷叶粉）为模板合成的TiO2光催化剂进行了光催化活性研究。首先,将制备出的样品应用于可见光下光降解有机染料罗丹明B（RB）和龙胆紫（GV）水溶液,并取得了一定的效果。其次,对制备出的样品应用于模拟酸性磷酸酯酶研究,同时考察了影响TiO2光催化剂模拟酶的外界因素和TiO2光催化剂模拟酶的反应机理。最后,用魔芋粉为模板合成的TiO2光催化剂进行水解磷酸苯二钠溶液实验并与天然酸性磷酸酯酶进行对比,比较无机材料和生物酶水解磷酸苯二钠溶液的优缺点。结果表明：1、所制备的TiO2光催化剂具有一定的染料吸附性能,并且能够在可见光下光催化降解罗丹明B和龙胆紫溶液；2、所制备的Ti02光催化剂具有类似酸性磷酸酯酶的活性,其中以魔芋粉为模板合成的Ti02光催化剂具备与酸性磷酸酯酶活性相当、Ti02催化剂本身不易受外界因素影响、Ti02催化剂可以重复使用等优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 2光催化剂研究概况'>1.2 TiO₂光催化剂研究概况
• 2光催化剂的研究进展'>1.2.1 TiO₂光催化剂的研究进展
• 2光催化剂的制备方法'>1.2.2 TiO₂光催化剂的制备方法
• 2光催化剂的表征方法'>1.2.3 TiO₂光催化剂的表征方法
• 2光催化剂的反应机理'>1.2.4 TiO₂光催化剂的反应机理
• 2光催化剂的活性影响因素'>1.2.5 TiO₂光催化剂的活性影响因素
• 2光催化剂的应用与前景'>1.2.6 TiO₂光催化剂的应用与前景
• 1.3 生物模板法合成介孔材料研究概况
• 1.3.1 生物模板法简介
• 1.3.2 生物模板法原理
• 1.3.3 生物模板法优缺点及展望
• 1.4 无机材料模拟酶技术概况
• 1.5 本论文选题依据和研究内容
• 2光催化剂及其表征'>第二章 以几种水生植物叶为模板合成TiO₂光催化剂及其表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验仪器与试剂
• 2.2.1 主要实验仪器和装置
• 2.2.2 实验试剂
• 2.3 实验内容与方法
• 2光催化剂的制备方法'>2.3.1 以几种水生植物叶为模板TiO₂光催化剂的制备方法
• 2光催化剂的表征方法'>2.3.2 几种水生植物叶模板TiO₂光催化剂的表征方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 XRF分析
• 2.4.2 XRD分析
• 2等温吸附—解吸曲线'>2.4.3 N₂等温吸附—解吸曲线
• 2.4.4 SEM分析
• 2.4.5 FT-IR分析
• 2.4.6 紫外可见漫反射光谱
• 2.5 小结
• 2光催化剂的制备与表征'>第三章 以几种植物粉为模板TiO₂光催化剂的制备与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验仪器与试剂
• 3.2.1 主要实验仪器
• 3.2.2 实验试剂
• 3.3 实验内容与方法
• 2光催化剂的制备方法'>3.3.1 以几种植物粉为模板TiO₂光催化剂的制备方法
• 2光催化剂的表征方法'>3.3.2 以几种植物粉为模板TiO₂光催化剂的表征方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 XRD分析
• 3.4.2 N2等温吸附一解1 圾曲线
• 3.4.3 SEM分析
• 3.4.4 FT-IR分析
• 3.4.5 紫外可见漫反射光谱
• 3.5 小结
• 2光催化降解染料性能研究'>第四章 几种水生植物叶和植物粉模板TiO₂光催化降解染料性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 染料降解原理
• 4.3 实验仪器与试剂
• 4.3.1 主要实验仪器
• 4.3.2 实验试剂
• 2光催化剂降解染料实验'>4.4 几种水生植物叶模板TiO₂光催化剂降解染料实验
• 4.4.1 暗反应实验
• 4.4.2 光反应实验
• 2光催化剂降解染料实验'>4.5 几种植物粉模板TiO₂光催化剂降解染料实验
• 4.5.1 吸附实验
• 4.5.2 光催化实验
• 4.6 结果与讨论
• 2光催化剂吸附性能结果'>4.6.1 几种水生植物叶模板TiO₂光催化剂吸附性能结果
• 2光催化剂可见光下降解龙胆紫溶液结果'>4.6.2 几种水生植物叶模板TiO₂光催化剂可见光下降解龙胆紫溶液结果
• 2光催化剂吸附性能结果'>4.6.3 几种植物粉模板TiO₂光催化剂吸附性能结果
• 2光催化剂可见光降解染料溶液结果'>4.6.4 几种植物粉模板TiO₂光催化剂可见光降解染料溶液结果
• 4.7 小结
• 2介孔材料光催化模拟酸性磷酸酯酶实验探究'>第五章 TiO₂介孔材料光催化模拟酸性磷酸酯酶实验探究
• 5.1 引言
• 5.2 实验主要仪器和试剂
• 5.2.1 主要实验仪器和装置
• 5.2.2 主要试剂
• 5.3 实验内容
• 5.3.1 实验原理
• 5.3.2 苯酚标准曲线的绘制
• 5.3.3 催化剂活性探究
• 2光催化模拟酸性磷酸酯酶实验'>5.3.4 几种水生植物叶模板TiO₂光催化模拟酸性磷酸酯酶实验
• 2光催化模拟酸性磷酸酯酶实验'>5.3.5 几种植物粉模板TiO₂光催化模拟酸性磷酸酯酶实验
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 苯酚标准曲线的绘制
• 5.4.2 催化剂活性探究
• 2光催化模拟酶结果'>5.4.3 几种水生植物叶模板TiO₂光催化模拟酶结果
• 2光催化模拟酶结果'>5.4.4 几种植物粉模板TiO₂光催化模拟酶结果
• 5.5 小结
• 2与酸性磷酸酯酶活性对比实验'>第六章 魔芋粉模板介孔材料TiO₂与酸性磷酸酯酶活性对比实验
• 6.1 引言
• 6.2 实验仪器与试剂
• 6.2.1 仪器
• 6.2.2 试剂
• 6.3 实验内容
• 6.3.1 豆芽中酸性磷酸酯酶的提取
• 6.3.2 反应温度对二氧化钛光催化剂与酸性磷酸酯酶的影响
• 6.3.3 反应液pH值对制备材料与酶的影响
• 6.3.4 催化剂的重复性试验
• 2光催化剂模拟酸性磷酸酯酶机理探究实验'>6.3.5 无机材料TiO₂光催化剂模拟酸性磷酸酯酶机理探究实验
• 6.4 结果与讨论
• 6.4.1 反应温度的影响结果
• 6.4.2 反应液pH值的影响结果
• 6.4.3 催化剂的重复使用结果
• 2光催化剂模拟酸性磷酸酯酶机理探究结果'>6.4.4 无机材料TiO₂光催化剂模拟酸性磷酸酯酶机理探究结果
• 6.5 小结
• 第七章 结论、展望和创新点
• 7.1 创新点
• 7.2 展望
• 7.3 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢