氮硫改性二氧化钛可见光催化降解水中的曙红Y

论文摘要

本文以钛酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶法合成了具有可见光活性的硫掺杂二氧化钛、氮掺杂二氧化钛和氮硫共掺杂二氧化钛,并用于可见光下降解曙红Y模拟染料废水,主要内容及结论如下:采用FTIR、XRD、SEM及激光纳米粒度及Zeta电位分析仪等仪器对合成的硫掺杂二氧化钛、氮掺杂二氧化钛和氮硫共掺杂二氧化钛进行表征,结果表明掺杂二氧化钛均已成功制备。首先考察了煅烧温度和掺杂量对掺杂二氧化钛可见光活性的影响,结果发现硫掺杂二氧化钛掺杂量为2%、氮掺杂二氧化钛掺杂量为6%时,煅烧温度为400℃条件下合成的掺杂二氧化钛可见光活性最高。考察了pH值、时间、离子浓度及投加量等因素对掺杂二氧化钛处理曙红Y染料废水的影响,采用正交实验和均匀设计实验探索到了处理曙红Y的最佳条件,实验表明:硫掺杂二氧化钛在投加量为0.7g/L、pH为5、初始浓度为11mg/L、反应时间为50min时曙红Y的降解率达到97.05%;氮掺杂二氧化钛在投加量为4.2g/L,初始浓度为21mg/L,pH=4,反应时间为80min时曙红Y的降解率达到99.5%;氮硫掺杂二氧化钛在投加量为1.8g/L、pH为4、初始浓度为17mg/L、反应时间为17min时曙红Y的降解率达到99.4%。对光催化动力学进行了研究,研究了反应速率常数与催化剂投加量、溶液初始浓度和pH的关系,并尝试建立了可见光下基于多因素的光催化降解的动力学模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 染料废水的来源与危害
• 1.1.1 染料废水的来源及特点
• 1.1.2 染料废水的危害
• 1.2 染料废水的处理方法
• 1.2.1 物理法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 生物处理法
• 1.3 光催化剂制备的研究现状
• 1.3.1 气相法
• 1.3.2 液相法
• 1.3.3 固相法
• 2光催化活性的方法'>1.4 提高 TiO₂光催化活性的方法
• 1.4.1 贵金属沉积
• 1.4.2 非金属元素掺杂
• 1.4.3 金属离子掺杂
• 1.4.4 催化剂表面敏化
• 1.4.5 复合半导体
• 1.4.6 催化剂表面螯合及衍生
• 1.5 论文研究意义、依据及内容
• 1.5.1 论文研究意义及依据
• 1.5.2 研究的内容
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验仪器及试剂
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 催化剂的制备
• 2.2.1 二氧化钛的制备
• 2.2.2 硫掺杂二氧化钛的制备
• 2.2.3 氮掺杂二氧化钛的制备
• 2.2.4 氮硫共掺杂二氧化钛的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 X-射线衍射分析
• 2.3.2 红外光谱分析
• 2.3.3 扫描电镜分析
• 2.3.4 激光粒度分析
• 2.4 光催化实验装置及方法
• 2.5 分析方法
• 2.5.1 曙红Y 的结构
• 2.5.2 曙红Y 的标准工作曲线
• 第三章 硫掺杂二氧化钛光催化降解曙红 Y 溶液的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器和试剂
• 3.2.2 表征方法
• 3.2.3 催化剂的制备
• 3.2.4 催化剂的光催化性能测试
• 3.2.5 光催化活性的评价方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 X 射线衍射光谱
• 3.3.2 扫描电镜（SEM）分析
• 3.3.3 激光纳米粒度分析
• 3.3.4 傅立叶红外光谱分析
• 3.3.5 可见光催化活性研究
• 3.4 动力学研究
• 3.4.1 不同初始浓度条件下的反应动力学
• 3.4.2 不同pH 下的反应动力学
• 3.4.3 不同投加量下的反应动力学
• 3.5 小结
• 第四章 氮掺杂二氧化钛光催化降解曙红 Y 溶液的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器和试剂
• 4.2.2 表征方法
• 4.2.3 催化剂的制备
• 4.2.4 催化剂的光催化性能测试
• 4.2.5 光催化活性评估方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 X 射线衍射分析
• 4.3.2 扫描电镜（SEM）分析
• 4.3.3 激光纳米粒度分析
• 4.3.4 傅立叶红外光谱分析
• 4.3.5 可见光催化活性研究
• 4.4 动力学研究
• 4.4.1 不同初始浓度条件下的反应动力学
• 4.4.2 不同pH 下的反应动力学
• 4.4.3 投加量的影响
• 4.5 小结
• 第五章 氮硫共掺杂二氧化钛光催化降解曙红 Y 溶液的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验仪器和试剂
• 5.2.2 表征方法
• 5.2.3 催化剂的制备
• 5.2.4 催化剂的光催化性能测试
• 5.2.5 光催化活性评估方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 X 射线衍射分析
• 5.3.2 扫描电镜（SEM）分析
• 5.3.3 激光纳米粒度分析
• 5.3.4 傅立叶红外光谱分析
• 5.3.5 可见光催化活性研究
• 5.4 动力学研究
• 5.4.1 不同初始浓度条件下的反应动力学
• 5.4.2 不同pH 下的反应动力学
• 5.4.3 不同投加量下的反应动力学
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文